CN101619967B - 建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统 - Google Patents

建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，所述激光定位测量装置用于测量数据，该激光定位测量装置能利用激光精确定位于被测物体上，所述数据输出装置通过数据线与激光定位测量装置连接，该数据输出装置接收激光定位测量装置实时传输的测量数据，并进行相关计算用作监控参考依据。本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统工作效率高、实现了监测的自动化、精度高，性能高，不仅适用于钢格构柱垂直度的测量和垂直精度的监控，还适用于测量各类有(或无)参考安装面的物体的绝对倾角。

Description

建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统。 
背景技术
在目前建筑工程中，对逆作法施工一柱一桩钢格构柱的垂直度实时监控还是一个难题，钢格构柱的垂直精度若要达到1/500(投影与管长比)或更高，在实际施工作业中是很难保证的。 
目前建筑工程中常用测斜管的方法来测量钢格构柱的垂直精度，即在钢格构柱的外侧绑缚测斜管，该测斜管平行于钢格构柱的中轴线，在钢格构柱下到竖井孔中后，用测斜仪在测斜管中测量若干个点来计算钢格构柱的垂直度，其测量原理和计算方法如图1、图2所示，带有导向滑轮的倾斜仪1在测斜管2中按倾斜仪1的标距L从测斜管2的底部逐段测出测斜管2和铅垂线的夹角θi，后期数据处理有两种方式：(1)先测X轴向，把多个点测出的角度值θi求出一个平均角度值Φ，根据所测的管长利用反正弦函数算出测斜管2在该轴向的偏移比，另外一个轴向Y的测量也是重复这种测量过程，(2)根据di＝Lsinθi分别求出不同高处的水平变化di，如图2所示，求出测斜管2管口累计的水平位移，根据测斜管2的长度算出偏移比，另外一个轴向也重复这种测量和计算，根据测量结果调整钢格构柱的垂直度，然后再复测，如果还不符合要求，再重复前面的操作步骤直到符合要求为止。 
由上面的测试方法可以看出，要调整一根20米长的钢格构柱的垂直度达到设计要求的1/500或1/600，用(1)的数据处理方法，1米的间距测一个数据，在一个轴向需要测20个点，如果用(2)的数据处理方法，就要根据测斜仪的标距L确定测量点数，测斜仪的标距L按0.5米算，一个轴向就要测量40个点。 
在工程中我们无论按哪种方法，都要经历测量→调整→复测→调整→复测 →......这样一个流程，耗时费力，效率非常低，并且这种测量方法受多方面因素的影响存在多种误差，如，测斜管的生产误差，即测斜管的壁厚和导槽的深度所引起的误差；测斜仪在测斜管底部和顶部因温度变化所引起的误差；测量人员拉放绳缆的方式所造成的误差。以上三种情况中后两项造成的误差往往较大，这些误差会给工程质量带来严重的影响。 
另外，也有少数研究者直接利用能测量小角度的高精度倾斜仪来测量逆作法一柱一桩施工钢格构柱的垂直度，但由于定位安装十分困难，且定位精度产生的误差将直接影响钢格构柱今后测量所得的垂直精度，所以，难以真正在工程中应用。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，能将测量装置精确定位于被测体上，实时测量，实时监控，效率高。 
为了达到上述的目的，本发明提供一种建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，所述激光定位测量装置用于测量数据，该激光定位测量装置能利用激光精确定位于被测物体上，所述数据输出装置通过数据线与激光定位测量装置连接，该数据输出装置接收激光定位测量装置实时传输的测量数据，并进行相关计算用作监控参考依据；所述激光定位测量装置包括激光倾斜仪、激光倾斜仪安装调整架和激光靶；所述激光倾斜仪安装在激光倾斜仪安装调整架上，所述激光倾斜仪安装调整架用于与被测物体连接，所述激光靶接收激光倾斜仪发射的激光束，所述激光倾斜仪通过数据线与数据输出装置连接，所述激光倾斜仪实时向数据输出装置传输测量数据；所述激光倾斜仪安装调整架包括安装面板和调节面板，所述调节面板设置在安装面板的上方，该调节面板通过Y轴正方向调节螺栓、Y轴负方向调节螺栓和X轴正方向调节螺栓与安装面板连接，调节上述Y轴正方向调节螺栓、Y轴负方向调节螺栓及X轴正方向调节螺栓可改变调节面板相对安装面板的位置；上述安装面板上设有供激光束出射的孔；所述调节面板设有安装孔，用于与激光倾斜仪连接；上述调节面板上设有供激光束出射的孔。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述数据输 出装置为数值显示仪或者计算机。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述数据输出装置为数值显示仪和计算机，所述数值显示仪通过数据线与激光倾斜仪连接，该数值显示仪接收激光倾斜仪实时传输来的测量数据，所述计算机通过数据线与数值显示仪连接，该计算机接收数值显示仪输送的激光倾斜仪的测量数据。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述激光倾斜仪包括传感器、微型激光发射器和定位安装面；所述微型激光发射器内置于传感器的中间，所述传感器固定安装在定位安装面上，使上述微型激光发射器发射出的激光束与定位安装面垂直；上述传感器的底端设有激光束出射口，上述定位安装面对应激光束出射口的位置上设有一孔；上述传感器的一侧面上设有数据输出接口，该数据输出接口通过数据线与数据输出装置连接。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述安装面板的一侧设有两安装板，所述两安装板均垂直于安装面板，所述安装面板处于两安装板之间的侧边呈“V”字形。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，激光靶包括靶面和呈“L”字形的支架；所述靶面的中央设有刻度；所述支架包括与靶面连接的连接部件和与连接部件垂直的两支脚。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，上述靶面插入连接部件的插槽内，与连接部件牢固连接，所述连接部件的前端面为透明面，上述靶面中央的刻度通过连接部件的透明前端面显示出来，所述连接部件处于两支脚之间的侧边呈“V”字形。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述数值显示仪包括供电模块、CPU、显示驱动模块、显示屏、计算机接口模块、倾斜仪接口模块和按键输入模块；所述供电模块分别与CPU、显示驱动模块、计算机接口模块和倾斜仪接口模块连接，提供稳定低电压；所述CPU与显示驱动模块连接，所述显示驱动模块与显示屏连接，上述CPU发送指令至显示驱动模块，显示驱动模块接收指令后驱动显示屏并显示指令指示的内容；所述CPU分别与计算机接口模块和倾斜仪接口模块双向连接，所述计算机接口模块用于与计算机连接，实时传输数据信息，所述倾斜仪接口模块用于与激光倾斜仪连接，实时传输数 据信息；所述CPU与按键输入模块连接，接收按键输入模块发送的指令，并完成相应处理。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，所述供电模块包括充电接口模块、电池、电源开关和电流保护电路；所述充电接口模块、电池、电源开关和电流保护电路依次串联，所述充电接口模块通过外部充电器与市电连接，并向电池充电，所述电源开关控制电池与电流保护电路的通断，所述电流保护电路用于降低电压；上述电流保护电路分别与CPU、显示驱动模块、计算机接口模块和倾斜仪接口模块连接。 
上述建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其中，上述电池为大容量锂电池，提供12伏稳定电压，上述电流保护电路将电池提供的12伏稳定电压降至5伏。 
本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统的激光定位测量装置进行实时测量，并将测量数据实时发送给数据输出装置，操作人员可根据测量数据实时调整被测钢格构柱的放置位置，而不需经历测量→调整→复测→调整→复测→......的流程，省力省时，大大提高了工作效率，实现了钢格构柱垂直度监测的自动化；采用激光将激光倾斜仪精确定位于被测钢格构柱的外表面，采用传感仪进行数据测量，避免了人为因素造成的误差，大大提高了钢格构柱的垂直精度，钢格构柱的垂直精度可达1/1000，而且扩大了测量范围，可实现30米甚至100米长的钢格构柱垂直度实时监测；数据输出装置自带可充电电池，可连续工作24小时以上，在现场测量时无需外部供电，方便快捷；监测系统中的设备均在工厂中加工成型，安装非常方便。 
本发明的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统由以下的实施例及附图给出。 
图1是现有技术测斜管方法的测量原理图。 
附图说明
图2是现有技术测斜管方法后期数据处理方式之一的原理图。 
图3是本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统的结构示意图。 
图4是本发明激光倾斜仪的主视图。 
图5是本发明激光倾斜仪的俯视图。 
图6是本发明激光倾斜仪安装调整架的结构示意图。 
图7是本发明激光倾斜仪安装调整架的俯视图。 
图8是本发明激光靶的结构示意图。 
图9是本发明数值显示仪的原理图。 
具体实施方式
以下将结合图3～图9对本发明的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统作进一步的详细描述。 
本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统不仅适用于钢格构柱垂直度的测量和垂直精度的监控，还适用于测量各类有(或无)参考安装面的物体的绝对倾角。 
本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统包括激光定位测量装置和数据输出装置，所述激光定位测量装置用于测量数据，该激光定位测量装置能利用激光精确定位于被测物体上，所述数据输出装置通过数据线与激光定位测量装置连接，该数据输出装置接收激光定位测量装置实时传输的测量数据，并进行相关计算用作监控参考依据。 
现以逆作法施工一柱一桩钢格构柱的垂直度实时监控为例，详细介绍本发明建筑工程中的实时测量和监控系统。 
参见图3，所述激光定位测量装置包括激光倾斜仪3、激光倾斜仪安装调整架4和激光靶5，所述数据输出装置包括数值显示仪6和PC机终端7。 
所述激光倾斜仪3通过螺母安装在激光倾斜仪安装调整架4上，所述激光倾斜仪安装调整架4用于与被测钢格构柱8连接，所述激光靶5接收激光倾斜仪3发射的激光束，所述数值显示仪6通过数据线与激光倾斜仪3连接，接收激光倾斜仪3实时监测到的数据，所述PC机终端7通过数据线与数值显示仪6连接，接收数值显示仪6传输过来的数据。 
参见图4和图5，所述激光倾斜仪3包括传感器31、微型激光发射器(图中未示)和定位安装面32，所述微型激光发射器内置于传感器31的中间，所述传感器31通过安装孔35固定安装在定位安装面32上，使上述微型激光发射器发射出的激光束与定位安装面32垂直。 
上述传感器31的底端设有激光束出射口34，上述定位安装面32对应激光束出射口34的位置上设有一孔37，该孔37的直径略大于激光束出射口34的直径。 
上述传感器31的一侧面上设有数据输出接口33，该数据输出接口33通过数据线(如通讯电缆)与数值显示仪6连接。 
上述定位安装面32的两侧设有螺纹安装孔36，用于与激光倾斜仪安装调整架4连接。 
将上述传感器31安装到定位安装面32上时，采用专业设备，以保证激光束与定位安装面32的垂直精度。 
参见图6和图7，所述激光倾斜仪安装调整架4包括安装面板41和调节面板42，所述调节面板42设置在安装面板41的上方，该调节面板42通过Y轴正方向调节螺栓47、Y轴负方向调节螺栓46和X轴正方向调节螺栓48与安装面板41连接，调节上述Y轴正方向调节螺栓47、Y轴负方向调节螺栓46及X轴正方向调节螺栓48可改变调节面板42相对安装面板41的位置。 
所述安装面板41的一侧设有两安装板43，所述两安装板43均垂直于安装面板41，所述安装面板41处于两安装板43之间的侧边设计为“V”字形，增强了安装面板41的弹性，上述安装面板41上设有供激光束出射的孔(图中未示)。 
所述调节面板42设有与激光倾斜仪3的定位安装面32的螺纹安装孔36相匹配的安装孔49，通过螺栓可将激光倾斜仪3牢固安装在调节面板42上，上述调节面板42上设有供激光束出射的孔45。 
上述安装板43与安装面板41呈“L”字形，上述安装面板41连接两安装板43的侧边呈“V”字形，使得上述激光倾斜仪安装调整架4既可安装在平面钢格构柱的外表面上，又可安装在园弧面钢格构柱的外表面上。 
参见图8，激光靶5为移动式激光靶，其包括靶面51和呈“L”字形的支架52，所述支架52包括用于与靶面51连接的连接部件521和与连接部件521垂 直的两支脚522。 
所述靶面51的中央设有刻度，所述刻度的最小单位为毫米，该靶面51插入连接部件521的插槽内，与连接部件521牢固连接，所述连接部件521的前端面为透明面，上述靶面51中央的刻度可通过连接部件521的透明前端面显示出来。 
所述连接部件521处于两支脚522之间的侧边设计为“V”字形，可增强连接部件521的弹性。 
上述支架52呈“L”字形、上述连接部件521连接两支脚522的侧边呈“V”字形，使得上述激光靶5既可支撑在平面钢格构柱的外表面上，又可支撑在园弧面钢格构柱的外表面上。 
参见图9，所述数值显示仪6包括充电接口模块61、电池62、电源开关63、电流保护电路64、CPU65、LED显示驱动模块66、LED显示屏67、PC机接口模块68、倾斜仪接口模块69和按键输入模块69。 
所述充电接口模块61、电池62、电源开关63、电流保护电路64依次串联，所述充电接口模块61可通过外部充电器与市电连接，并向电池62充电，所述电池62为大容量锂电池，可提供12伏稳定电压，所述电源开关63控制电池62与电流保护电路64的通断，所述电流保护电路64将电池62提供的12伏稳定电压降低为5伏稳定电压。 
上述电流保护电路64分别与CPU65、LED显示驱动模块66、PC机接口模块68和倾斜仪接口模块69连接，该电流保护电路64向CPU65、LED显示驱动模块66、PC机接口模块68和倾斜仪接口模块69提供5伏稳定电压。 
所述CPU65与LED显示驱动模块66连接，所述LED显示驱动模块66与LED显示屏67连接，上述CPU65发送指令至LED显示驱动模块66，LED显示驱动模块66接收指令后驱动LED显示屏67并显示指令指示的内容。 
所述CPU65分别与PC机接口模块68和倾斜仪接口模块69双向连接，所述PC机接口模块68可与PC机终端7连接，实时传输数据信息，所述倾斜仪接口模块69可与激光倾斜仪3连接，实时传输数据信息。 
所述CPU65与按键输入模块69连接，所述按键输入模块69发送指令至CPU65，CPU65完成相应处理。 
上述数值显示仪可实时显示被测钢格构柱在各测量点X轴向与铅垂线的夹角、Y轴向与铅垂线的夹角、X轴向偏移量、Y轴向偏移量、X轴向比值(X轴向投影与管长比)、Y轴向比值(Y轴向投影与管长比)等等，操作人员可根据数值显示仪实时显示的数据信息实时调整被测钢格构柱在竖井中的位置，以使钢格构柱的垂直精度达到工程要求，大大提高了工作效率。 
上述数值显示仪内置蓄电电池，在现场测量时无需外部供电，方便快捷。 
上述数值显示仪分别与激光倾斜仪和PC机终端连接，可将激光倾斜仪实时传输来的数据信息实时发送给PC机终端。 
所述PC机终端7实时接收数值显示仪6传输来的数据信息，按要求进行相关计算，并将计算结果通过LED显示屏直观地显示出来。所述PC机终端7可显示被测钢格构柱在各测量点X轴向与铅垂线的夹角、Y轴向与铅垂线的夹角、X轴向偏移量、Y轴向偏移量、X轴向比值(X轴向投影与管长比)、Y轴向比值(Y轴向投影与管长比)等等，并可以通过图形直观表示出来，使操作人员能迅速知道被测钢格构柱当前的垂直精度，及时作出相应调整，方便、快速。 
上述数值显示仪和PC机终端可选择其中之一与激光倾斜仪的数据输出接口连接(如，选择PC机终端通过数据线与激光倾斜仪的数据输出接口连接)，也可以同时接入系统(本实施例即为数值显示仪和PC机终端同时接入系统)。 
以只有数值显示仪与激光倾斜仪的数据输出接口连接为例，介绍本发明建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统的工作原理：在被测钢格构柱吊装前，将被测钢格构柱水平放置，将安装有激光倾斜仪的激光倾斜仪安装调整架焊接到被测钢格构柱一端的外表面上，而激光靶支撑在被测钢格构柱另一端的外表面上，移动激光靶，使激光靶与激光倾斜仪相对，调节激光倾斜仪安装调整架上的调节螺栓，使激光倾斜仪发射的激光束与被测钢格构柱的母线平行，完成激光倾斜仪在被测钢格构柱的外表面上的定位；当被测钢格构柱下到竖井中，激光倾斜仪的传感器对被测钢格构柱进行实时测量(测量被测钢格构柱在选定的测量点处X轴向与铅垂线的夹角、在Y轴向与铅垂线夹角)，并将测量到的数据信息实时发送给数值显示仪，数值显示仪根据传感器发送来的数据信息进行相关计算，并显示有关数据信息(如被测钢格构柱在选定的测量点处X轴向与铅垂线的夹角、在Y轴向与铅垂线夹角、X轴向偏移量、Y轴向偏移量、在 X轴向或Y轴向的比值)，操作人员根据数值显示仪显示的数据信息实时调整被测钢格构柱在竖井中的位置，使被测钢格构柱的垂直精度达到工程要求。 

Claims (7)

1.一种建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，包括激光定位测量装置和数据输出装置，所述激光定位测量装置用于测量数据，该激光定位测量装置能利用激光精确定位于被测物体上，所述数据输出装置通过数据线与激光定位测量装置连接，该数据输出装置接收激光定位测量装置实时传输的测量数据，并进行相关计算用作监控参考依据，其特征在于，所述激光定位测量装置包括激光倾斜仪、激光倾斜仪安装调整架和激光靶；所述激光倾斜仪安装在激光倾斜仪安装调整架上，所述激光倾斜仪安装调整架用于与被测物体连接，所述激光靶接收激光倾斜仪发射的激光束，所述激光倾斜仪通过数据线与数据输出装置连接，所述激光倾斜仪实时向数据输出装置传输测量数据；所述激光倾斜仪安装调整架包括安装面板和调节面板，所述调节面板设置在安装面板的上方，该调节面板通过Y轴正方向调节螺栓、Y轴负方向调节螺栓和X轴正方向调节螺栓与安装面板连接，调节上述Y轴正方向调节螺栓、Y轴负方向调节螺栓及X轴正反向调节螺栓可改变调节面板相对安装面板的位置；上述安装面板上设有供激光束出射的孔；所述调节面板设有安装孔，用于与激光倾斜仪连接；上述调节面板上设有供激光束出射的孔；所述安装面板的一侧设有两安装板，所述两安装板均垂直于安装面板，所述安装面板处于两安装板之间的侧边呈″V″字形；激光靶包括靶面和呈″L″字形的支架；所述靶面的中央设有刻度；所述支架包括与靶面连接的连接部件和与连接部件垂直的两支脚；上述靶面插入连接部件的插槽内，与连接部件牢固连接，所述连接部件的前端面为透明面，上述靶面中央的刻度通过连接部件的透明前端面显示出来，所述连接部件处于两支脚之间的侧边呈″V″字形。
2.如权利要求1所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，所述数据输出装置为数值显示仪或者计算机。
3.如权利要求1所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，所述数据输出装置为数值显示仪和计算机，所述数值显示仪通过数据线与激光倾斜仪连接，该数值显示仪接收激光倾斜仪实时传输来的测量数据，所述计算机通过数据线与数值显示仪连接，该计算机接收数值显示仪输送的激光倾斜仪的测量数据。
4.如权利要求1所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，所述激光倾斜仪包括传感器、微型激光发射器和定位安装面；
所述微型激光发射器内置于传感器的中间，所述传感器固定安装在定位安装面上，使上述微型激光发射器发射出的激光束与定位安装面垂直；
上述传感器的底端设有激光束出射口，上述定位安装面对应激光束出射口的位置上设有一孔；
上述传感器的一侧面上设有数据输出接口，该数据输出接口通过数据线与数据输出装置连接。
5.如权利要求2或3所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，所述数值显示仪包括供电模块、CPU、显示驱动模块、显示屏、计算机接口模块、倾斜仪接口模块和按键输入模块；
所述供电模块分别与CPU、显示驱动模块、计算机接口模块和倾斜仪接口模块连接，提供稳定低电压；
所述CPU与显示驱动模块连接，所述显示驱动模块与显示屏连接，上述CPU发送指令至显示驱动模块，显示驱动模块接收指令后驱动显示屏并显示指令指示的内容；
所述CPU分别与计算机接口模块和倾斜仪接口模块双向连接，所述计算机接口模块用于与计算机连接，实时传输数据信息，所述倾斜仪接口模块用于与激光倾斜仪连接，实时传输数据信息；
所述CPU与按键输入模块连接，接收按键输入模块发送的指令，并完成相应处理。
6.如权利要求5所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，所述供电模块包括充电接口模块、电池、电源开关和电流保护电路；
所述充电接口模块、电池、电源开关和电流保护电路依次串联，所述充电接口模块通过外部充电器与市电连接，并向电池充电，所述电源开关控制电池与电流保护电路的通断，所述电流保护电路用于降低电压；上述电流保护电路分别与CPU、显示驱动模块、计算机接口模块和倾斜仪接口模块连接。
7.如权利要求6所述的建筑工程中格构柱垂直度的实时测量和监控系统，其特征在于，上述电池为大容量锂电池，提供12伏稳定电压，上述电流保护电路将电池提供的12伏稳定电压降至5伏。
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