CN101371101A - 水准装置 - Google Patents

Abstract

一种移动水准设备(01)，用于快速、简便地将一可见的、固定基准点的高度从一远端墙壁或柱状物穿过房间转移。该水准设备是手提式的且能够由单一用户操作。该操作者身体上保持该设备在所需基准点高度的一实际点(19)上依靠于垂直表面(20)，由此确保该设备一直处于他/她的控制之下。

Description

水准装置

背景技术

在建筑工业中，在所有区域为所有正在建造或修复的建筑物建立多个精确的基准水准线/点经常是必要的。在柱状物或墙壁的不同位置建立这些基准点使得建筑者确保他/她的根基工作是充分水平的，且将其与建筑师所确定的建筑物基准高度相对应。这也能使其他工匠正确地安置他们的工作，例如，以便假平顶、地板、窗口、铅锤、电器和嵌入家具之间的间隙是精确的。在两点之间精确确定一单独基准水准线经常也是必要的，例如穿过一房间或窗口或开着的门，或浇铸在特定区域的一系列柱状物之间的基准点。

激光技术已经被采用于执行上述的水准类工作，且现在被广泛地用于这个目的。相比于传统方法，激光充分地减少了建立基准点所需的时间和努力。

然而，激光水准仪自身无法定义它的光路或瞄准线是否实际上水平。因此，激光技术不得不结合传统的水准技术。例如，一生成光的激光器能够被附着到一水平仪上，例如，使用户能将该激光瞄准穿过一间隙。然而，为了使该水平仪水平，要求操作者上下移动水准仪的一端，直到辐射式玻璃瓶中的气泡居中为止。如果一间隙的每个面都需要一水准基准，且该间隙对于水准仪的操作者来说太宽以至于不能用手够到时，即使保持该水准仪的操作者能看到他/她需要以基准标记标注的点，该操作者也将召集一助手穿过该房间来标注该远端点。

一种能达到更大准确度的可选择的系统，其也可用于执行水准工作。此处，一激光机构被保留在一盒子中，且被悬置于一摆体中，当该激光器盒子相对于垂直方向+5°或-5°时，该摆体能自由的旋转。该摆体的连续摆动动作在穿过该摆体基部时通过一磁场而衰减。该摆体非常迅速的停止移动，并且随后的激光射线在器械的瞄准线上定义出一精确的水平光路，在该摆体的枢轴点上或邻近枢轴点处居中，且与该摆体的重力垂直线正交。现代激光水准仪能定义360°范围内(subscribing360°)的一个光点或一短水平线或一的连续线。为了围绕房间建立一系列水准点，操作者将该激光器盒子设置在放置于房间中部的一专用三角架上，打开该激光器，确保该水准仪充分竖直以使该摆体摆动，随后围绕该房间走动，将水准基准点标注在所需的位置。此时，这个操作仅仅需要一个操作者，三角架上的该昂贵的激光水准仪遗留于此无人照管，很有可能被其他建筑工匠不留意的碰撞。

在其他时候，将该激光水准仪的瞄准视线与一已知的主基准水准点相关联是必要的，该主基准水准点被标注在一垂直表面上且被定义在建筑物绘图纸上，随后，有必要绕着一区域转移这个已知主基准点的高度，以使建筑工匠直接将他们的工作关联到该已知主基准点上。传统技术使用安装在三角架上的一激光水准仪来转移这个已知主基准高度的难点在于，该三角架的高度事实上是不可能设定的，因此该激光水准仪的高度也不可能设定以使该激光水准仪的瞄准线与一主基准精确的一致。这意味着，在该主基准位置看到的水准的瞄准线与该主基准自身高度上的差值不得不被测量，然后从主基准高度中加入或减去，从而计算得到水准瞄准线的准确高度。这总是使得时间消耗在计算器或纸笔的使用上，同时，这个操作只需要一个操作者，在该三角架上的该昂贵的激光水准仪再一次地被遗留于此无人照管，很有可能被其他建筑工匠不留意的碰撞。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单、成本有效的装置，该装置用于转移单一基准穿过相对宽的间隙(例如大于5米)，或围绕或穿过房间的一系列多个水准，仅有一个操作者且不需要大体积笨重的三角架。

本发明包括手提式、移动水准设备，操作者身体上保持该设备在需要标记基准点高度的实际点上。该操作者将能够快速、简便的将该基准高度从远端墙壁或柱状物上的一可见的固定点穿过房间进行转移。不需要基准点位于与操作者保持该设备所依靠的相同的表面上。该固定点也可以是一主基准点，其围绕该房间被转移，而无需冗长的计算。可选择地，该操作者可以在房间中间架立一三角架，该三角架上固定有纸板或塑料目标，该操作者带着本发明围绕该房间走动，将他/她需要建立水准点的地方以点进行标注。在这些操作中，该操作者始终保持该激光器盒子为他/她所占据，因此没有损坏该器械的可能。

本发明的设备的一种可选择的用途是用于提供关于在不同位置的一悬置的或临时地板的水准的信息。在这个应用中，可调整的一台架被附着在该水准设备的基部上，随后由操作者手动地设置在所期望的高度，以便激光器和该台架的高度，与远端基准点或主基准点与最终修正的地板水准之间的距离是相同的。随后，通过将该设备移动到第二位置且将该激光器的高度与该设定的基准点或主基准点的高度相比较，在第二位置的地板的水准能够简便地与原始位置的水准进行比较。而后在必要时可以对该地板水准进行手动调整。

因此，传统的、包括房间中央三角架上安装的激光器盒子的水准设备显得多余了。该移动手提式激光器盒子可独立由工匠操作，一直被保持在所需的高度信息的位置，所以，提供了一种极度通用的移动水准工具。

通过下述详细描述和一典型水准器械的附图，本发明将能更好地被理解。

附图说明

图1为水准器械从前(a)和从后(b)看的透视图。

图2为带有相连的测量棒的图1中器械的局部侧视图。

图3为用于将一基准或主基准从一远端墙壁或柱状物上的固定基准或主基准上穿过一开放空间转移的移动水准仪的视图。

图4为安装在一使得移动水准仪将与该目标相同的基准点围绕远端墙壁或围绕角落进行转移的三角架上的开放目标的视图。

图5为安装在测量棒上的移动水准仪的视图，该测量棒与一支撑的支架结合以使其稳定，用于使与固定基准或主基准相关联的地板或天花板上局部的高点或低点水准一致。

图6为表示检查移动水准仪中误差的方法的视图。

具体实施方式

本发明包括一激光器，用于与盒式水准机构中常规激光器相类似的方式工作，如前所述，由附着在盒子内部的摆动摆体上的激光束组成。倘若该摆体是在垂直的+5°或-5°之内，则该激光器发射出始终水平的一水平的点、线或扇形。相比于常规的水准设备，依照本发明的该设备由操作者的一只手握持和操作。

在图中，数字1代表包括激光器组件和该摆体的整个移动水准仪盒子。开放玻璃窗口2和3使激光器的光线分别从该移动水准仪盒子的前面和后面被发射。沿着该摆体安装在任一位置的该激光器组件从枢轴点4上的万向节处悬置。弹簧5系于摆体6上，使得该摆体以最小的摩擦力摆动。该摆体的移动在磁体7作用下衰减。通过按压安装在器械顶部的按钮8打开该激光器的电池能量。

该盒子可以具有将其定位到所需基准高度所在的表面上的装置，以及用于使该盒子在该表面上下自由移动的装置。这个定位装置可以是轮子、滚筒、球轴承或低摩擦垫中的至少一个。较佳地，该装置包括两个轮子，其可以包括橡胶，且旋转自由。可选择地，该装置可以包括三个或更多的轮子，其可以包括橡胶且能够旋转自由。用于定位和移动该装置的装置能够被安装到该激光器盒子之上且从该激光器盒子的后部延伸。

在激活的能量下，激光穿过窗口2和3。在图中所示的实例中，该激光器从该移动激光器盒子的前面和后面发射一水平的激光9。自由转动的轮子10被按压在墙壁20上，使得该器械在墙壁上上下移动，从而使该激光器与穿过房间的可见基准点或主基准点相平齐。此过程可以由一只手在握紧线11周围握持器械的操作者手动地操作。由于该墙壁总是处于垂直+5°或-5°之内的这一事实，该摆体将被激活，且该激光将被保持水平。这使得该操作者能够将基准点，其可能也是主基准点21的高度，转移到器械后面的一位置，且能使用他/她的自由的一只手去标注这个位置，例如，如图3所示的点19所在的位置。相对于真实水准水平线精确度可以在1至2毫米(mm)之内，这取决于安装在该水准仪盒子内的该摆体的精确度。

根据本发明的一个方面，其特别与一实施例相关，该实施例具有两个定位装置10，这两个定位装置被设置以使在操作位置时，一个直接在另一个上方，该整个水准设备可以绕着一大体垂直的轴线旋转，该轴线穿过该定位装置和墙壁之间的接触点。这使得该水准装置获取也许没有直接对应在一远端墙壁上的基准点。根据本发明的这个方面，该水准仪能够获取位于一弧度内的一水平面内的任一基准点，例如，该弧度为该水准仪的位置的120度。

根据本发明的另一方面，提供了一旦水准装置的部分被定位到所需基准高度所在的表面上，用于使该水准装置的部分绕着大体垂直的轴线旋转的装置。例如，该用于旋转的装置可以被安置在定位装置10和移动水准仪盒子1之间，以便该定位装置保持在该表面上，同时包括该激光器的移动水准仪盒子1能够绕着该旋转装置所定义的轴线转动，这个轴线是大体垂直的，且大体与所需基准点所在的该表面平行。这使水平激光能瞄准位于该装置大范围角度内的各基准点，而非仅仅指向直接与该装置相对的一基准点。例如，用于旋转的该装置可以包括一铰链和/或一轴承。也可以提供一装置，一旦该水准装置被正确的定向时，用于锁定该旋转装置，例如，该装置可以包括一销。

一三角架和目标18能够被定位在一房间中，以使握持有依靠于墙壁或柱状物20的该水准仪的操作者，通过观察目标以及在墙壁或柱状物19之上的水准后面标注基准点和主基准点，如图4所示，从而能够围绕房间或盲角产生一系列基准点或主基准点。在这个示例中，如果该操作者需要三角架上的该目标与该主基准位于相同的水准面，则该操作者不得不将该水准装置安置在该主基准点之上或之下，上下移动该水准装置以便该激光器高度与该三角架上的该目标的高度一致，在该水准装置后面标注该墙壁，且测量这个点和该主基准在高度上的差值。而后，他/她能够利用该原始目标高度和该主基准高度之间的空间差值来调整该三角架上的目标，以使该目标随后与该主基准在相同的高度上。其后，所有从该三角架上的目标获取的围绕一房间被水准的所有景象和点都将在精确的该主基准高度上。

采用本发明的设备以及上述过程，该操作者能够简单地将一明显的基准点或一主基准点的高度精确地转移到所需新基准点所在的一点上。该移动激光器盒子随后能够由操作者携带到周围，无须担心损坏，因为该激光器盒子一旦从墙壁被移开，该摆体就将自动地锁定在空间中。

通过进一步的实例，本发明的手提式水准设备能够被用于检查在各种位置的悬置的地板的水准。工匠也许希望检查用于支撑混凝土的临时地板，该混凝土被浇铸在该临时地板上，该临时地板具有贯穿的一连续水准。为了这个目的，该水准仪能通过将一测量棒螺旋拧入水准仪的基部13中而被安装在测量棒12上，如图2所示。该测量棒的长度能够由操作者以手动或其他形式调整，通过在元件14中滑动元件12来调整，直到关于基准点或主基准点的正确长度22已经被确定为止。而后它可以被锁定于15。而后，该水准仪操作者仅仅使该测量棒的末端垂直地静止在所需被水准的位置，且将激光器的高度与该基准点或主基准点的高度比较。如果激光线在基准点或主基准点21之上或之下，则工匠可以快速、手动地调整水泥模板，直到他/她已经被水准仪操作者告知模板在正确的高度为止。操作者能够给予这个指令，因为该激光器与基准点或主基准点21准确地重合。

为了稳定由该操作者手提的该水准仪，且为了将该水准仪带至激活该摆体和激光器所需的垂直的或几乎垂直的位置，在该操作者握持该水准仪的同时，他/她能够将一角棒16依靠于地板被支撑和调整。因此所形成的刚性三角形17使摆体被释放，且使该基准点被观察到，如图5所示。

相应地，提供了一种方法，用于使用一手提式水准仪和可调整台架设备将在第一位置的一地板的高度与在不同的、第二位置的地板的高度进行比较，该设备包括：一外部套体；一容纳在该外部套体中的激光器；一在该套体中的窗口，用于使该激光器生成的激光穿过；用于当该设备被保持在基本垂直的操作情况时，确保该激光在水平面内发射的装置；以及一台架，其在高度上可调整，该方法包括的步骤为：将在该第一位置的该台架的高度固定，以使该激光器的高度与基本垂直墙壁上的一可见基准点的高度相同；将该台架和该水准设备移动到该第二位置；测量该台架和该设备在该第二位置时该激光器的高度与该基本垂直墙壁上基准点或主基准点高度之间的差值。

此外，这个方法能够进一步包括一步骤，调整地板高度以使该第二位置处该激光器的高度与该基本垂直墙壁上的基准点或主基准点的高度相同。

整个操作再次被较大的简化，因为不需要首先设定该三角架，而后获取该激光水准仪相比于该基准点的精确高度，该基准点是与临时地板的高度关联的。此外，整个水准操作可以由相同的工匠来执行，该工匠事实上在调整该模板。该水准仪总是处于他/她的占据之中。在所有实例中，该激光水准设备是在目标位置的，而非被设置在与需要定水准的点具有一段距离的独立三角架上。

万一该水准仪不注意地被跌落或损坏时，如果附着在该摆体上的激光没有描述真实的水准线，则有一种方便的建立途径。该操作者瞄准图3所示的该主基准21，并在19处器械之后标注相同的水准。而后该操作者将该水准仪拿到相对于墙壁上的主基准21，并手动调整依靠于墙壁或柱状物的水准的高度，该主基准21被安置在该墙壁或柱状物上，如图6所示，确保激光线从该水准仪的后面投射而出，与主基准21相一致。通过瞄准该水准仪，使得激光线09随后穿过原始标注的基准点19投射到相对的墙壁上，如果激光点或线09未准确地与19一致，则该器械无法调整。然而，19和21之间的真实水准差值精确地是19处误差距离的一半。在19处已经瞄准该基准建立的一过大水准误差示于22。当该水准仪01继承了基准21到新基准点19a时，它投射了精确的相同误差。19a和21之间绝对正确的水准差值现在是(19-19a)/2。这使得该操作者能继续使用该器械，并建立精确的水准，直到该激光器组件能够在该摆体上被调整以投射一真实水准激光线的时间为止。

Claims (16)

1.一种手提式、可移动的水准设备，包括：

一外部套体；

一容纳在该外部套体中的激光器；

一在该套体中的窗口，用于使该激光器生成的激光穿过；

用于将该设备定位在表面上，以便该设备被放置成基本垂直的操作位置的装置；以及

用于当该设备被保持在基本垂直的操作位置时，确保该激光在水平面内自动发射的装置，

其中该激光沿背离设备所在表面的方向从该设备中发射出；以及

其中用于将该设备定位在该表面上的装置，使该设备在垂直方向上沿着该表面自由地移动，同时一直保持与该表面接触，以便该设备能够被定位在一位置，激光在该位置的高度与一远距的、可见的基准点或主基准点的高度相同，由此使得该基准点或主基准点的高度被转移到该装置所在的表面上。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述用于将该设备定位在表面上的装置位于该设备相对于该窗口的对面。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中所述用于确保该激光在水平面内发射的装置包括万向节、枢轴点、弹簧、摆体和磁体中的至少一个。

4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中所述用于将该设备定位在一表面上的装置包括轮子、滚筒、球轴承或低摩擦垫中的至少一个。

5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中所述用于将该设备定位在一表面上的装置被设置成使该设备绕一大体垂直的轴线旋转，该大体垂直的轴线穿过用于将该设备定位的装置与墙壁之间的接触点，而此时该设备被保持于基本垂直的操作位置，以便改变该激光在一水平面内的方向。

6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中还包括一使激光穿过的第二窗口，其中穿出该第二窗口的该激光用于将该激光器的高度转移到该设备所在的表面上。

7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中还包括一装置，该装置使该设备的至少一部分绕大体垂直的轴线旋转，而此时该设备被保持于基本垂直的操作位置，以便改变该激光在一水平面内的方向。

8.根据权利要求7所述的设备，其中该设备的被旋转的该部分至少包括该激光器。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中用于旋转的该装置包括铰链或轴承中的至少一个。

10.根据上述权利要求中任一权利要求所述的设备，其中还包括一高度可调整的台架，该台架附着在一表面上，该表面在该设备处于操作位置时形成该设备的下表面，其中，该台架保持该设备处于大体垂直的操作位置且包括用于固定该台架高度的装置。

11.根据权利要求10所述的设备，其中还包括附着在该台架上用于稳定该装置的一支架。

12.一种用于转移基准点或主基准点的高度到一远距表面的方法，该基准点或主基准点从该表面是直接可见的，该方法使用一手提式水准设备，该设备包括：

一外部套体；

一容纳在该外部套体中的激光器；

一在该套体中的窗口，用于使该激光器生成的激光穿过；以及

用于当该设备被保持在基本垂直的操作情况时，确保该激光在水平面内发射的装置，

该方法包括的步骤为：

将该设备定位在一表面上，以便该设备处于基本垂直的操作位置；

沿着该表面在基本垂直的方向上移动该设备，直到水平激光与该基准位置在高度上一致；以及

将该激光器的高度标记到该设备所在的墙壁上。

13.一种用于转移主基准点的高度到一远距、可调目标上的方法，该方法使用一手提式水准设备，该设备包括：

一外部套体；

一容纳在该外部套体中的激光器；

一在该套体中的窗口，用于使该激光器生成的激光穿过；以及

用于当该设备被保持在基本垂直的操作位置时，确保该激光在水平面内发射的装置，

该方法包括的步骤为：

将该设备定位到该主基准点被标记的表面上，以便该设备处于基本垂直的操作情况下；

沿着该表面在基本垂直的方向上移动该设备，直到水平激光与该远距、可调目标在高度上一致；

测量该激光和该主基准点之间在高度上的差值；

利用测量的在高度上的差值调整该远距、可调目标，以使该目标的高度与该主基准点的高度相同。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中所有步骤由单个用户执行。

15.一种大体如此前描述或参考任一附图所构造和设置的水准设备。

16.一种如此前所描述的或参考任一附图的用于转移基准点的高度的方法。

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