CN104457687B - 激光测斜装置及其测斜方法 - Google Patents

Abstract

针对现有技术中采用测斜管法人工测量被测物体垂直度所存在的损耗大，精度低，效率低，数字化程度低以及现有技术中采用常规倾斜仪法测量被测物体垂直度，常规倾斜仪难以在被测物体上安装定位的问题，本发明公开了一种新型激光测斜装置及其测斜方法，将激光与倾斜仪巧妙组合，利用激光可以精确快速地将激光测斜仪在被测物体上定位，之后便可利用测斜集成电路板的倾斜仪的原理实时读取被测物体上的垂直度偏差情况。本发明具有激光测斜仪在被测物体上定位安装方便、测量精度高、测量效率高以及操作简便的优点。

Description

激光测斜装置及其测斜方法

技术领域

本发明涉及一种激光测斜装置及其测斜方法。

背景技术

目前，地下工程经常使用逆作法施工。地下工程逆作法施工是一种具有减少基坑变形、节省支撑费用、缩短施工工期的先进施工工艺，并且具有节能、环保等绿色施工优点。

深基础逆作法施工工艺中的中间支排柱是由混凝土桩与钢立柱组成，所述钢立柱插置于所述混凝土桩的上端，其中，一部分中间支排柱的钢立柱是逆作法施工过程中替代工程结构柱的一种临时结构杆件，其主要用于支撑上部完成的主体结构体系自重和施工荷载作用。其中另一部分中间支排柱的钢立柱为永久结构，在地下结构施工竣工后，钢立柱一般外包混凝土，作为地下室结构柱。作为永久结构的钢立柱轴线的定位和垂直度必须严格控制精度，以便满足设计要求。否则会增加钢立柱的附加弯矩，造成结构的受力偏差，从而引起结构破坏。

目前既有技术主要采用测斜管法测量钢立柱的倾斜，该方法损耗大，精度低，效率低，数字化程度低；此外还有采用倾斜仪法测量钢立柱垂直度，但倾斜仪在钢立柱上安装定位十分困难，非常费时费力。所以无论在钢立柱上绑扎测斜管的测斜管法还是利用吊车、激光经纬仪以及搭建脚手架在钢立柱上安装倾斜仪也好，都不能适应建筑工程逆作法施工对钢立柱垂直度高效、高精度、高质量的测量要求，因此有必要开发一种测度精度高，效率高，操作便捷的新型激光测斜装置及其测斜方法。

因此，如何提供一种测量精度高、测量效率高、结构简单且操作简便的激光测斜装置及其测斜方法，已成为建筑施工界需进一步完善优化的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型激光测斜装置及其测斜方法，具有测量精度高、测量效率高、结构简单且操作简便的优点。

一种新型激光测斜装置，用于测量被测物体的垂直度，包括激光测斜仪和调整机构，所述激光测斜仪通过所述调整机构固定于被测物体的一端侧部，所述激光测斜仪包括测斜集成电路板、微型激光发射器以及保护壳，所述测斜集成电路板与所述微型激光发射器分别固定设置于所述保护壳内，所述测斜集成电路板具有一测量轴线，所述测斜集成电路板能够测量出所述测量轴线与天然垂线之间的夹角，所述微型激光发射器的激光与所述测量轴线平行，所述保护壳上开设供激光射出的透光窗结构，所述激光与所述被测物体的轴线相平行。本发明的所述新型激光测斜装置是微型激光器和测斜集成电路板的巧妙组合，微型激光器和测斜集成电路板被巧妙的安装在一个保护壳内，微型激光器的激光分别与测斜集成电路板的测量轴线以及被测物体的的轴线相平行，由于所述测斜集成电路板能够测量出所述测量轴线与天然垂线之间的夹角，因此，相当于测斜集成电路板可以实时测量出被测物体的轴线垂直度。一方面，由于采用测斜集成电路板计算被测物体的垂直度，测量精度可以达到1/2500以上，因而，可以有效提高被测物体的垂直度测量精度；另一方面，由于测斜集成电路板完全采用电子信号计算倾斜度，计算便捷，可以实现自动化实时测量，测量效率高；再一方面，由于所述新型激光测斜装置可以反复使用于不同的被测物体上，因此可重复使用，具有无损耗、低成本的优点。

优选的，在上述的新型激光测斜装置中，还包括一光靶，当所述光靶安装于被测物体的同一母线的不同位置时，通过调节调整机构使得激光在光靶上的位置不变，从而使得激光测斜仪安装固定后微型激光发射器的激光与被测物体的所述轴线相平行。所述被测物体的轴线与所述被测物体的母线平行。也就是说微型激光器的激光配以光靶即可使激光测斜仪的激光与被测物体上的某一母线平行，即找到被测物体上的母线，使激光测斜仪在被测物体上能快速准确安装定位，之后便可利用测斜集成电路板的原理实时读取被测物体上的垂直度偏差。

优选的，所述透光窗结构包括透光玻璃、带透光孔的压紧螺钉、密封垫以及密封胶，所述保护壳上开设透光阶梯孔，所述透光阶梯孔包括由内至外依次设置且同轴贯通的螺纹孔和通孔，所述螺纹孔的内径大于所述通孔的内径，所述螺纹孔的底壁上由内向外依次设有密封垫、透光玻璃、另一密封垫以及带透光孔的压紧螺钉，所述带透光孔的压紧螺钉与所述螺纹孔螺接并压紧所述透光玻璃，所述密封胶设置于所述带透光孔的压紧螺钉与螺纹孔之间、所述密封垫与所述透光玻璃、以及所述带透光孔的压紧螺钉与所述另一密封垫之间。采用上述结构安装的透光窗结构，不但可以让激光顺利射出，而且可以避免外部杂质污染位于保护壳内部的测斜集成电路板及微型激光发射器。

优选的，为了使得保护壳的内部结构更加紧凑，所述微型激光器通过一微型激光器安装座及一固定螺钉安装于所述透光阶梯孔的通孔端，所述微型激光器安装座上开设供激光穿射的透光孔。

优选的，所述调整机构包括连接板、调整板以及螺钉调整机构，所述连接板垂直固定设置于被测物体上，所述保护壳固定设置于所述调整板的中部上，所述调整板通过螺钉调整机构安装于所述连接板上。

优选的，所述螺钉调整机构包括若干定位螺栓，所述若干定位螺栓分布于所述调整板的四周，所述调整板与所述连接板上对应开设与所述定位螺栓相匹配的螺纹孔。

优选的，在上述的新型激光测斜装置中，还包括数据显示仪以及数据线，所述数据显示仪通过所述数据线与所述测斜集成电路板电连接，所述保护壳上开设供所述数据线穿经的数据线接口。

本发明还公开了一种新型激光测斜方法，采用如上所述的新型激光测斜装置，包括如下步骤：

第一步，激光测斜仪在被测物体上的快速安装定位，使得激光与被测物体的轴线平行：先将被测物体平放在地上，并通过调整机构将激光测斜仪初步安装于被测物体的一端侧部，使得激光与被测物体的轴线大致平行；然后，在被测物体的表面上画若干光靶安装基准线，各个光靶安装基准线共线且与被测物体的轴线平行；接着，将光靶放置于离开激光测斜仪最近的光靶安装基准线位置，记下激光在所述光靶上的位置；然后，将光靶移动到其他任意一个光靶安 装基准线位置上，通过调节调整机构使得当光靶移动到其他任意一个光靶安装基准线位置时，激光在光靶上的位置与先前记下的激光在光靶的位置相同；最后，将激光测斜仪固定于被测物体上；

第二步，当一端安装好激光测斜仪的被测物体被竖起后，利用激光测斜仪中的测斜集成电路板实时读取被测物体的垂直度偏差值。激光测斜仪可以利用测斜集成电路板获知被测物体的所述轴线与天然垂线之间的夹角大小，也就可实时读出被测物体的垂直度偏差值。因为被测物体的轴线与激光平行，而激光又平行于测斜集成电路板的测量轴线，所以此时测斜集成电路板的测量轴线与天然垂线的偏差值也就是被测物体的轴线与天然垂线的偏差值。

本发明的有益效果如下：

针对现有技术中采用测斜管法人工测量被测物体垂直度所存在的损耗大，精度低，效率低，数字化程度低以及现有技术中采用常规倾斜仪法测量被测物体垂直度，常规倾斜仪难以在被测物体上安装定位的问题，本发明公开了一种新型激光测斜装置及其测斜方法，将激光与倾斜仪的巧妙组合，利用激光可以精确快速地将激光测斜仪在被测物体上定位，使得激光与被测物体的轴线平行，由于被测物体如钢立柱与天然垂线的夹角(相当于被测物体的垂直度)就等于所述测斜集成电路板的测量轴线与天然垂线之间的夹角，因而之后便可利用测斜集成电路板精确而方便地获得被测物体的垂直度。一方面，采用测斜集成电路板计算被测物体的垂直度，测量精度可以达到1/2500以上，因而，可以有效提高被测物体的垂直度测量精度；另一方面，由于测斜集成电路板完全采用电子信号计算倾斜度，计算便捷，可以实现自动化实时测量，测量效率高；再一方面，由于所述新型激光测斜装置可以反复使用于不同的被测物体上，因此可重复使用，具有无损耗、低成本的优点。

附图说明

图1为本发明一实施例的新型激光测斜装置的结构俯视示意图；

图2为本发明一实施例的新型激光测斜装置的结构剖视示意图；

图3为本发明一实施例中新型激光测斜装置安装于被测物体上的结构示意图；

图4为本发明一实施例中透光窗结构的示意图；

图5为本发明一实施例中新型激光测斜装置安装于横放的被测物体上的结构示意图；

图6为图5的俯视示意图；

图7为本发明一实施例的光靶的示意图。

图中：1-测斜集成电路板、2-保护壳、21-透光阶梯孔、3-微型激光器、4-定位螺栓、5-调整板、6-激光、7-测量轴线、8-被测物体的轴线、9-被测物体、10-透光窗结构、101-透光玻璃、102-带透光孔的压紧螺钉、103-密封垫、11-连接板、111-端板、12-数据显示仪、13-数据线、14-光靶、15-光靶安装基准线、16-微型激光器安装座、17-固定螺钉。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的新型激光测斜装置及测方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

结合图1至图7，本实施例公开了一种新型激光测斜装置，用于测量被测物体例如钢立柱的垂直度，包括激光测斜仪和调整机构，所述激光测斜仪通过所述调整机构固定于被测物体的一端侧部，当被测物体竖向设置时，所述激光测斜仪设置于所述被测物体的侧面上端。所述激光测斜仪包括测斜集成电路板1、微型激光发射器3以及保护壳2，所述测斜集成电路板1与所述微型激光发射器3分别固定设置于所述保护壳2内，所述测斜集成电路板1具有一测量轴线7，所述测斜集成电路板1能够测量出所述测量轴线7与天然垂线之间的夹角。所述天然垂线是指物体重心与地球重心的连线，相当于铅垂线。所述微型激光发射器3发出的激光6与所述测量轴线7平行，所述保护壳2上开设供激光6射出的透光窗结构10。所述保护壳2安装于被测物体9上，所述激光6与所述被测物体9的轴线相平行。本发明新型激光测斜装置将微型激光器3和测斜集成电路板1巧妙组合，微型激光器3和测斜集成电路板1被巧妙的安装在一个保护壳2内，微型激光器3的激光6分别与测斜集成电路板1的测量 轴线以及被测物体9的轴线相平行，所述被测物体的轴线与所述被测物体的轴线相平行，由于所述测斜集成电路板1能够测量出所述测量轴线7与天然垂线之间的夹角，因此，测斜集成电路板1可以实时测量出被测物体9的轴线的垂直度。一方面，采用测斜集成电路板1计算被测物体9的垂直度，其测量精度可以达到1/2500以上，因而，可以有效提高被测物体9的垂直度测量精度；另一方面，由于测斜集成电路板1完全采用电子信号计算倾斜度，计算更加便捷，可以实现自动化实时测量，测量效率高；再一方面，由于所述新型激光测斜装置可以反复使用于不同的被测物体9上，因此可重复使用，具有无损耗、低成本的优点。

优选的，在上述的新型激光测斜装置中，还包括一光靶14，当所述光靶14安装于被测物体9的同一母线的不同位置时，通过调节调整机构使得激光在光靶14上的位置不变，从而使得激光测斜仪安装固定后微型激光发射器3的激光与被测物体9的所述轴线相平行。所述被测物体9的轴线与所述被测物体的母线平行。也就是说微型激光器3的激光配以光靶14即可使激光测斜仪的激光与被测物体9上的某一母线平行，即找到被测物体9上的母线，使激光测斜仪在被测物体9上能快速准确安装定位，之后便可利用测斜集成电路板1的原理实时读取被测物体9上的垂直度偏差。其中，钢立柱1的母线是指，钢立柱的侧表面上与被测物体9的轴线相平行的线。当所述光靶14安装于被测物体9的同一母线的不同位置是指光靶14安装于被测物体9的不同光靶安装基准线15(请结合参阅图6)上，所述安装基准线是在被测物体9的侧表面上沿被测物体9的轴线方向画若干间隔的线段，这些安装基准线共线，即共同一母线。

本实施例中，通过所述调整结构，可以调整保护壳2相对被测物体9的位置关系，便于将激光6调整到与被测物体9的被测线相平行的位置。优选的，所述调整结构包括连接板11、调整板5以及螺钉调整机构，所述连接板111垂直固定设置于被测物体9上，本实施例中所述连接板11的一端设有端板111，所述端板111与所述连接板11相垂直连接，所述连接板11通过所述端板111垂直固定设置于被测物体9上，具体的，所述端板111固定设置于被测物体9的外表面上。本实施例中，所述端板111与所述被测物体9焊接固定。 所述保护壳2固定设置于所述调整板5的中部上，所述调整板5通过螺钉调整机构安装于所述连接板11上。上述结构的调整结构具有结构简单，调整方便的优点。

优选的，所述螺钉调整机构包括若干定位螺栓4，所述若干定位螺栓4分布于所述调整板5的四周，所述调整板5与所述连接板11上对应开设与所述定位螺栓4相匹配的螺纹孔。

优选的，在上述的新型激光测斜装置中，还包括数据显示仪12和数据线13，所述数据显示仪12通过所述数据线13与所述测斜集成电路板1电连接，所述保护壳2上开设供所述数据线13穿经的数据线13接口。通过设置数据显示仪12，可以很直观的体现被测物体9的被测线的垂直度，完全数字化显示，操作便捷，便于施工人员调整被测物体9，使之垂直度符合要求。

优选的，请重点参阅图4，并请结合参阅图1至图3，在本实施例中，所述透光窗结构10包括透光玻璃101、带透光孔的压紧螺钉102、密封垫103以及密封胶(未图示)，所述保护壳2上开设透光阶梯孔21，所述透光阶梯孔21包括由内至外依次设置且同轴贯通的螺纹孔和通孔，所述螺纹孔的内径大于所述通孔的内径，所述螺纹孔的底壁上由内向外依次设有密封垫103、透光玻璃101、另一密封垫103以及带透光孔的压紧螺钉102，所述带透光孔的压紧螺钉102与所述螺纹孔螺接并压紧所述透光玻璃101，所述密封胶设置于所述带透光孔的压紧螺钉102与螺纹孔之间、所述密封垫103与所述透光玻璃101、以及所述带透光孔的压紧螺钉102与所述另一密封垫103之间。也就是说，透光玻璃101镶嵌在保护壳的透光阶梯孔21处并用带透光孔的压紧螺钉102配以橡胶密封垫103和密封胶压紧透光玻璃101并保持密封不透水。采用上述结构安装的透光窗结构10，不但可以让激光6顺利射出，而且可以避免外部杂质污染位于保护壳2内部的测斜集成电路板1及微型激光发射器3。

本实施例中，为了使得保护壳2内部的结构更加紧凑，所述微型激光器3通过一微型激光器安装座16及一固定螺钉17安装于所述透光阶梯孔21的通孔端，所述微型激光器安装座16上开设供激光穿射的透光孔。所述微型激光器3发出的激光经保护壳2上的透光窗结构10射出保护壳2。

请继续参阅图1至图7，本发明还公开了一种新型激光测斜方法，采用如 上所述的新型激光测斜装置，包括如下步骤：

第一步，激光测斜仪在被测物体9上的快速安装定位，使得激光6与被测物体9的轴线平行。具体包括：请重点参阅图5和图6，先将被测物体9平放在地上，并通过调整机构将激光测斜仪初步安装于被测物体9的一端侧部，使得激光6与被测物体9的轴线大致平行；然后，在被测物体9的表面上画若干光靶安装基准线15，各个光靶安装基准线15共线且与被测物体9的轴线平行；接着，将光靶14放置于离开激光测斜仪最近的光靶安装基准线15位置上，记下激光6在所述光靶14上的位置，如图7所示，激光6在光靶14上的位置为A点，在光靶的坐标平面内的坐标为(xo，yo)；然后，将光靶14移动到其他任意一个光靶安装基准线15位置上，通过调节调整机构使得当光靶14移动到其他任意一个光靶安装基准线15位置时，激光在光靶14上的位置与先前记下的激光6在光靶14的位置相同，即确保激光光靶14的A点位置；最后，通过调整机构将激光测斜仪固定于被测物体9上，具体通过调整机构中的定位螺栓4对安装有保护壳2的调整板5进行调整，使得激光6始终落在光靶14的相同点上即A点上。利用激光测斜仪中微型激光器3发出的激光6配以光靶14在被测物体9上的同一母线上从激光测斜仪的近端移动到远端，使激光6与被测物体9上的所述轴线平行；最后，将激光测斜仪固定于被测物体上，从而完成激光测斜仪在被测物体9上的快速安装定位，使得定位后的激光测斜仪与被测物体9的轴线平行。

第二步，请参阅图1至图3，当一端安装好激光测斜仪的被测物体9被竖起后，利用激光测斜仪中的测斜集成电路板1实时读取被测物体9的垂直度偏差值。被测物体9的垂直度相当于被测物体9的轴线的垂直度。激光测斜仪可以利用测斜集成电路板1获知被测物体9的轴线与天然垂线之间的夹角大小，也就可实时读出被测物体9的垂直度偏差值。因为被测物体9的轴线与激光平行，而激光又平行于测斜集成电路板1的测量轴线7，所以此时测斜集成电路板1的测量轴线7与天然垂线的偏差值也就是被测物体9的轴线与天然垂线的偏差值。通过数据显示仪，可以直观获知被测物体9的轴线与天然垂线的偏差值即被测物体9的垂直度。

综上所述，本发明提供的一种新型激光测斜装置及其测斜方法，结构简单、 操作简便，由于被测物体的轴线与天然垂线的夹角(相当于被测物体的轴线的垂直度)就等于所述测斜集成电路板的测量线与天然垂线之间的夹角，因而可以通过测斜集成电路板精确而方便地获得被测物体的轴线的垂直度，一方面，采用测斜集成电路板计算被测物体的垂直度，测量精度可以达到1/2500以上，因而，可以有效提高被测物体的轴线的垂直度测量精度；另一方面，由于测斜集成电路板完全采用电子信号计算倾斜度，计算便捷，具有测量效率高的优点；再一方面，由于所述新型激光测斜装置可以反复使用于不同的被测物体上，因此可重复使用，具有无损耗、低成本的优点。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (6)

1.一种激光测斜装置，用于测量被测物体的垂直度，其特征在于，包括激光测斜仪与调整机构，所述激光测斜仪通过所述调整机构固定于被测物体的一端侧部，所述激光测斜仪包括测斜集成电路板、微型激光发射器以及保护壳，所述测斜集成电路板与所述微型激光发射器分别固定设置于所述保护壳内，所述测斜集成电路板具有一测量轴线，所述测斜集成电路板能够测量出所述测量轴线与天然垂线之间的夹角，所述微型激光发射器的激光与所述测量轴线平行，所述保护壳上开设供激光射出的透光窗结构，所述激光与所述被测物体的轴线相平行，所述透光窗结构包括透光玻璃、带透光孔的压紧螺钉、密封垫以及密封胶，所述保护壳上开设透光阶梯孔，所述透光阶梯孔包括由内至外依次设置且同轴贯通的螺纹孔和通孔，所述螺纹孔的内径大于所述通孔的内径，所述螺纹孔的底壁上由内向外依次设有密封垫、透光玻璃、另一密封垫以及带透光孔的压紧螺钉，所述带透光孔的压紧螺钉与所述螺纹孔螺接并压紧所述透光玻璃，所述密封胶设置于所述带透光孔的压紧螺钉与螺纹孔之间、所述密封垫与所述透光玻璃、以及所述带透光孔的压紧螺钉与所述另一密封垫之间，所述激光测斜装置还包括一光靶，当所述光靶安装于被测物体的同一母线的不同位置时，通过调节调整机构使得激光在光靶上的位置不变，从而使得激光测斜仪安装固定后微型激光发射器的激光与被测物体的轴线相平行。

2.如权利要求1所述的激光测斜装置，其特征在于，所述微型激光器通过一微型激光器安装座及一固定螺钉安装于所述透光阶梯孔的通孔端，所述微型激光器安装座上开设供激光穿射的透光孔。

3.如权利要求1所述的激光测斜装置，其特征在于，所述调整机构包括连接板、调整板以及螺钉调整机构，所述连接板垂直固定设置于被测物体上，所述保护壳固定设置于所述调整板的中部上，所述调整板通过螺钉调整机构安装于所述连接板上。

4.如权利要求3所述的激光测斜装置，其特征在于，所述螺钉调整机构包括若干定位螺栓，所述若干定位螺栓分布于所述调整板的四周，所述调整板与所述连接板上对应开设与所述定位螺栓相匹配的螺纹孔。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的激光测斜装置，其特征在于，还包括数据显示仪以及数据线，所述数据显示仪通过所述数据线与所述测斜集成电路板电连接，所述保护壳上开设供所述数据线穿经的数据线接口。

6.一种激光测斜方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任意一项所述的激光测斜装置，包括如下步骤：

第一步，激光测斜仪在被测物体上的快速安装定位，使得激光与被测物体的轴线平行：先将被测物体平放在地上，并通过调整机构将激光测斜仪初步安装于被测物体的一端侧部，使得激光与被测物体的轴线大致平行；然后，在被测物体的表面上画若干光靶安装基准线，各个光靶安装基准线共线且与被测物体的轴线平行；接着，将光靶放置于离开激光测斜仪最近的光靶安装基准线位置，记下激光在所述光靶上的位置；然后，将光靶移动到其他任意一个光靶安装基准线位置上，通过调节调整机构使得当光靶移动到其他任意一个光靶安装基准线位置时，激光在光靶上的位置与先前记下的激光在光靶的位置相同；最后，将激光测斜仪固定于被测物体上；

第二步，当一端安装好激光测斜仪的被测物体被竖起后，利用激光测斜仪中的测斜集成电路板实时读取被测物体的垂直度偏差值。