CN105698748B - 空间量角器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间量角器，属于测量用品领域，包括第一支臂、第二支臂和第一刻度板；第一支臂与第二支臂通过第一转轴转动连接，第一转轴贯穿第一刻度板，第一刻度板设置有带有第一基准点的角度标示，第一转轴的中心线与第一基准点相交；第一支臂的远离第一转轴的端面为基准面，基准面包括用于与第一测量面贴合，第二支臂的远离第一转轴的端面为工作面，工作面用于与第二测量面贴合。通过本结构，可以利用基准面和工作面更加直观地测量空间内的两个平面之间的角度。

Description

空间量角器

技术领域

本发明涉及测量用品领域，具体而言，涉及空间量角器。

背景技术

量角器多用于测量同一平面内的两条线段形成的夹角，对于空间内的两个平面之间的角度进行直接测量的仪器相对较少。

发明人在研究中发现，现有技术中的空间角度测量，大多是利用电子元件测量空间坐标或声波处理的方式还原场景，进行精确测量。这种装置使用方法复杂、成本较高，不易推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间量角器，以更加简单直观地测量空间内的两个平面之间的角度。

本发明是这样实现的：

一种空间量角器，包括第一支臂、第二支臂和第一刻度板；

所述第一支臂与所述第二支臂通过第一转轴转动连接，所述第一转轴贯穿所述第一刻度板，所述第一刻度板设置有第一基准点，绕所述第一基准点设置有角度标示，所述第一基准点位于所述第一转轴的中心线上；

所述第一支臂的远离所述第一转轴的端面为用于与第一测量面贴合的基准面，所述第二支臂的远离所述第一转轴的端面为用于与第二测量面贴合的工作面。

两个支臂能够绕第一转轴转动，而用于与两个测试面接触的端面为两个支臂上远离第一转轴的端面，并非为两端之间的侧壁面，直接改变了测量时的装置工作形态，测量时选择的方向与位置更自由。对于两个相交的平面，如果采用支臂的侧壁面与测量面贴合，由于第一支臂与第二支臂所构成平面不能确定为同时垂直测量面的平面，容易导致测量的结果不准确。利用远离第一转轴的端面来贴合测量面，测量时两个支臂的与两个测量面之间近似围成一个四边形，来计算两个测量面之间的夹角。刻度盘的第一基准点落在转轴的中心线上，便于准确得到两个支臂之间的夹角。

进一步地，所述第一支臂包括第一固定杆和第一活动杆，所述第一固定杆与所述第一转轴连接，所述第一活动杆与所述第一固定杆相对滑动设置，所述基准面设置于所述第一活动杆的远离所述第一转轴的一端。

第一支臂的设置为可伸缩结构，使得装置可以适应更加复杂的环境，例如两个测量面相聚较远时，利用此结构将第一支臂进行伸长，便于测量。

进一步地，所述第一活动杆包括连接呈T形的横向杆和竖向杆，所述竖向杆与所述第一固定杆滑动连接，所述竖向杆的远离所述第一转轴的一端与所述横向杆连接，所述竖向杆的中心线与所述第一固定杆的中心线重合，所述基准面设置在所述横向杆的远离所述第一转轴的一端，所述竖向杆的中心线与所述基准面垂直。

确定了竖向杆的中心线与基准面垂直，即可使得第一支臂与第一测试面之间的夹角确定，便于计算。根据此思路，可以对第二支臂也进行类似的改造，使得第二只比与第一测试面的夹角确定。竖向杆的中心线与基准面垂直，使得此角度固定为90度。

进一步地，所述第二支臂包括第二固定杆和测量件，所述测量件远离所述转轴的端面为所述工作面，所述测量件与所述第二固定杆转动连接，所述第二支臂上设置有第二刻度板，所述第二刻度板用于表示所述第二固定杆的中心线与所述工作面之间的夹角。

第二支臂分为固定的第二固定杆和可转动的测量件，利用可转动的测量件使得本装置的灵活度更高，方便使用者操作，利用第二刻度板来对测量件的转动角度进行测量。

进一步地，所述第二刻度板设置在所述第二固定杆的靠近所述工作面的一端，所述第二刻度板设置有第二基准点且绕所述第二基准点设置有角度标示，所述第二固定杆的中心线在所述第二刻度板上的投影穿过所述第二基准点。

进一步地，所述测量件包括连接杆和工作部，所述连接杆的中心线与所述工作面垂直，所述连接杆与所述第二刻度板之间或所述连接杆与所述第二固定杆之间通过第二转轴转动连接，所述第二基准点位于所述第二转轴的中心线上。

转轴连接可靠，第二转轴的中心线穿过第二刻度板上的基准点可以令读数更加准确。

进一步地，所述第二刻度板的角度标示的零度标识点位于所述第二固定杆的中心线在所述第二刻度板的投影上。

通过这种结构的连接方式，能够准确测量出测量件的转动角度，方便计算预测量的平面夹角。可以通过第二固定杆的位置在第二刻度板上读出对应的角度值。

进一步地，所述第二刻度板为圆板状，所述工作部为板状，所述工作部的远离所述工作面的端面为连接面，所述连接面与所述连接杆接触，所述连接面抵住所述第二刻度板的侧壁，所述第二刻度板与所述第二固定杆一体成型。

第二刻度板设置为圆板状，便于绕第二基准点设置角度标示，并使工作部的连接面在转动时能够抵住第一刻度板的弧形侧壁，使得装置更加紧凑。

进一步地，所述连接杆与所述第二转轴固定连接，所述第二转轴还设置有指示件，所述指示件与所述连接杆分别设置在所述第二刻度板的两侧，所述第二刻度板的角度标示设置在靠近所述指示件的一侧，所述指示件的两端连线与所述工作面垂直。

指示件如同指针一般，便于直观地在第二刻度板上指出第二支臂与第二测量面之间的转动角度。通过设置指示件，提高了读数的准确性。此外，指示件设置在第二转轴上并与连接杆同步运动，指示件的指示方向与工作面垂直，确保读数准确。

进一步地，所述第一刻度板由透明材料制成，所述第一支臂的朝向所述第一刻度板的一端和所述第二支臂的朝向所述第一刻度板的一端均设置有凹槽，两个所述凹槽分别沿所述第一支臂的中心线的方向和所述第二支臂的中心线的方向设置，所述凹槽用于辅助所述第一刻度板读数。

第一支臂和第二支臂上设置凹槽，结合透明材料制成的第一刻度板，使用者可以透过第一刻度板观察到凹槽的位置，利用凹槽来更精确地对应角度标示，进行计算。

本发明的有益效果是：装置包括通过第一转轴连接的第一支臂和第二支臂，在两支臂的转动连接处设置有第一刻度板。利用第一支臂和第二支臂上远离第一转轴的端面分别与两个测试平面贴合，装置与两个测量平面围成四边形，可以通过第一刻度板得到两支臂之间的夹角，可以根据设置得到两个支臂与测试面之间的夹角，进而得到两个测量面之间的夹角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种空间量角器的结构示意图；

图2为图1中的第一支臂的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的一种空间量角器的结构示意图；

图4为图3中的第二支臂的局部示意图；

图5为图3的工作示意图；

图6为本发明实施例二的第一种测量读数示意图；

图7为本发明实施例二的第二种测量读数示意图；

图8为本发明实施例二的第三种测量读数示意图。

附图标记汇总：

第一支臂101；第二支臂102；第一刻度板103；第一固定杆104；竖向杆105；横向杆106；基准面107；凹槽108；工作面109；第一转轴110；第二固定杆111；第二刻度板112；测量件113；第二转轴114；指示件115；第二测量面116；第一测量面117。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

请参阅图1和图2，本发明实施例一提供了一种空间量角器，包括第一支臂101、第二支臂102和第一刻度板103。

第一支臂101与第二支臂102通过第一转轴110转动连接，第一转轴110贯穿第一刻度板103，第一刻度板103设置有第一基准点，且绕所述第一基准点设置有角度标示，第一基准点位于第一转轴110的中心线上。

第一支臂101的远离第一转轴110的端面为基准面107，基准面107包括用于与第一测量面117贴合，第二支臂102的远离第一转轴110的端面为工作面109，工作面109用于与第二测量面116贴合。

在本实施例中，第一支臂101包括第一固定杆104和第一活动杆，第一固定杆104与转轴连接，第一活动杆与第一固定杆104相对滑动设置，可以进行伸缩。，基准面107为第一活动杆的远离转轴的端面。

本实施例中的第一刻度板103由透明材料制成，第一支臂101和第二支臂102朝向第一刻度板103的端面均设置有凹槽108，两个凹槽108分别沿第一支臂101的中心线的方向和第二支臂102的中心线的方向设置，凹槽108用于辅助第一刻度板103读数。

在第一支臂101和第二支臂102上设置凹槽108，结合透明材料制成的第一刻度板103，使用者可以透过第一刻度板103观察到凹槽108的位置，利用凹槽108来更精确地对应角度标示，进行计算。

第一活动杆包括连接呈T形的横向杆106和竖向杆105，竖向杆105与第一固定杆104滑动连接，竖向杆105远离转轴的一端与横向杆106的侧壁连接，竖向杆105的中心线与第一固定杆104的中心线重合，基准面107设置在横向杆106的远离第一转轴110的一端，竖向杆105的中心线与基准面107垂直。

第一支臂101设置为可伸缩结构，使得装置可以适应更加复杂的环境，例如两个测量面相聚较远时，利用此结构将第一支臂101进行伸长，便于测量。

此外，第二支臂102也可以设置为可伸缩结构，例如伸缩杆，参照第一支臂101即可。

确定了竖向杆105的中心线与基准面107垂直，即可使得第一支臂101与第一测试面之间的夹角确定，便于计算。根据此思路，可以对第二支臂102也进行类似的改造，使得第二只比与第一测试面的夹角确定。竖向杆105的中心线与基准面107垂直，使得此角度固定为90度。

第二支臂102的结构可以参照第一支臂101的结构，再次不再赘述。

为了方便计算，第二支臂102与第二测量面116之间的夹角亦为90度。这样，第一刻度板103得到的两个支臂之间的夹角与两个测试平面之间的夹角互补，方便快速得到所求角度。

此外，也可以对支臂与测量平面之间的夹角进行改变。例如，竖向杆105的中心线与基准面107不垂直，而是呈其他角度，如60度，使得支臂之间的夹角与两个测量平面的夹角不形成互补关系，则计算时可以利用四边形内角和为360度的结论进行计算。

两个支臂能够绕第一转轴110转动，而用于与两个测试面接触的端面为两个支臂上远离第一转轴110的端面，并非为两端之间的侧壁面，直接改变了测量时的装置工作形态，测量时选择的方向与位置更自由。对于两个相交的平面，如果采用支臂的侧壁面与测量面贴合，由于第一转轴110处设置的刻度盘需要占用一定空间，容易造成干扰进而导致测量的结果不准确。此外，第一支臂与第二支臂所构成平面不能确定为同时垂直测量面的平面，也会对测量结果造成影响。利用远离第一转轴110的端面来贴合测量面，测量时两个支臂的与两个测量面之间近似围成一个四边形，来计算两个测量面之间的夹角。

装置包括通过第一转轴110连接的第一支臂101和第二支臂102，在两支臂的转动连接处设置有第一刻度板103。利用第一支臂101和第二支臂102上远离第一转轴110的端面分别与两个测试平面贴合，装置与两个测量平面围成四边形，可以通过第一刻度板103得到两支臂之间的夹角，可以根据设置得到两个支臂与测试面之间的夹角，进而得到两个测量面之间的夹角。

基准点是指刻度盘上的初始线和测量线的交点，刻度盘进行测量的线段或线段的延长线必经过此点。对于常见的呈圆形或半圆形的角度测量工具而言，基准点通常位于圆心处。

实施例二

请参阅图3至图5，本发明实施例二提供了一种空间量角器，实施例二与实施例一的主要区别在于，实施例二的第二支臂102与实施例一的第二支臂102结构不同。

第二支臂102包括第二刻度板112、第二固定杆111和测量件113，测量件113远离转轴的端面为工作面109，测量件113与第二固定杆111转动连接，第二刻度板112用于表示第二固定杆111的中心线与工作面109之间的夹角。

第二支臂102分为固定的第二固定杆111和可转动的测量件113，利用可转动的测量件113使得本装置的灵活度更高，方便使用者操作，利用第二刻度板112来对测量件113的转动角度进行测量。

第二刻度板112设置在第二固定杆的靠近工作面109的一端，第二刻度板112设置有带有第二基准点的角度标示，第二固定杆的中心线在第二刻度板112上的投影穿过第二基准点。测量件113包括连接杆和工作部，连接杆的中心线与工作面109垂直，连接杆通过第二转轴114与第二刻度板112或第二固定杆转动连接，第二转轴114的中心线穿过第二刻度板112上的基准点。第二固定杆的中心线在第二刻度板112的投影穿过第二刻度板112的角度标示的零度标识点。

转轴连接可靠，第二转轴114的中心线穿过第二刻度板112上的基准点可以令读数更加准确。通过这种结构的连接方式，能够准确测量出测量件113的转动角度，方便计算预测量的平面夹角。可以通过第二固定杆的位置在第二刻度板112上读出对应的角度值。

在本实施例中，第二刻度板112为圆板状，工作部为板状，工作部与工作面109相对的端面为连接面，连接面与连接杆接触，连接面抵住第二刻度板112的侧壁，第二刻度板112与第二固定杆111一体成型。连接杆与第二转轴114固定连接，第二转轴114还设置有指示件115，指示件115与连接杆分别设置在第二刻度板112的两侧，第二刻度板112的角度标示设置在靠近指示件115的一侧，指示件115的两端连线与工作面109垂直。

第二刻度板112设置为圆板状，便于绕第二基准点设置角度标示，并使工作部的连接面在转动时能够抵住第一刻度板103的弧形侧壁，使得装置更加紧凑。而设置的指示件115如同指针一般，便于直观地在第二刻度板112上指出第二支臂102与第二测量面116之间的转动角度。通过设置指示件115，提高了读数的准确性。此外，指示件115设置在第二转轴114上并与连接杆同步运动，指示件115的指示方向与工作面109垂直，确保读数准确。

使用时，两个刻度盘的角度标示可以灵活采用目前的角度标示方式。例如，第一刻度板103可以设置为从零到360度一圈的角度标示，读数时直接将两个凹槽108的对应数值大减小，即可得到；也可以设置为两段标示，均为零到180度，若读数在同一段标示内，则进行大值减小值的运算，若在不同段标示内，则可以对两个数值进行相加，若数值大于180度，则和值减去180度所得的数值为两支臂的夹角。

对于第二刻度板112，由于第一支臂101和第二支臂102之间可转动，第二支臂102上的测量件113本身的转动范围值不用太大。因此，180度范围内的角度标识即可，此角度范围可以进行适当的增加或缩小。本发明实施例二中的第二刻度板112的标识范围为180度，且分为两个共用零点均为90度的标示段。

请参阅图6、图7和图8，图6、图7和图8分别示出了本实施例提供的空间量角器的工作示意图。

β的角度可由第二刻度板得到，α的角度可由第一刻度板得到，第一测量面117和第二测量面116的夹角应为φ，θ是φ的补角。

如图6所示，此时，θ＝α-β，φ＝180-θ。

如图7所示，此时，θ＝α+β，φ＝180-θ。

如图8所示，此时，θ＝|α-β|，φ＝180-θ。

由于θ与φ的互补，测量出二者的其中一个值后，可以直接得到另一个的数值。故本空间量角器可以测量两个平面之间的夹角以及此夹角的余角。

当第二刻度盘的指示件靠近第一支臂101时，θ＝|α-β|；当第二刻度盘的指示件远离第一支臂101时，θ＝α+β。

指示件靠近第一支臂，是指以第二固定杆所在的直线为参照，指示件与第一支臂处在同一侧；指示件远离第一支臂，是指以第二固定杆所在的直线为参照，指示件和第一支臂分处在不同侧。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件、步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。

本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空间量角器，其特征在于，包括第一支臂、第二支臂和第一刻度板；

所述第一支臂与所述第二支臂通过第一转轴转动连接，所述第一转轴贯穿所述第一刻度板，所述第一刻度板设置有第一基准点，绕所述第一基准点设置有角度标示，所述第一基准点位于所述第一转轴的中心线上；

所述第一支臂的远离所述第一转轴的端面为用于与第一测量面贴合的基准面，所述第二支臂的远离所述第一转轴的端面为用于与第二测量面贴合的工作面；

所述第二支臂包括第二固定杆和测量件，所述测量件远离所述转轴的端面为所述工作面，所述测量件与所述第二固定杆转动连接，所述第二支臂上设置有第二刻度板，所述第二刻度板用于表示所述第二固定杆的中心线与所述工作面之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的空间量角器，其特征在于，所述第一支臂包括第一固定杆和第一活动杆，所述第一固定杆与所述第一转轴连接，所述第一活动杆与所述第一固定杆相对滑动设置，所述基准面设置于所述第一活动杆的远离所述第一转轴的一端。

3.根据权利要求2所述的空间量角器，其特征在于，所述第一活动杆包括连接呈T形的横向杆和竖向杆，所述竖向杆与所述第一固定杆滑动连接，所述竖向杆的远离所述第一转轴的一端与所述横向杆连接，所述竖向杆的中心线与所述第一固定杆的中心线重合，所述基准面设置在所述横向杆的远离所述第一转轴的一端，所述竖向杆的中心线与所述基准面垂直。

4.根据权利要求1所述的空间量角器，其特征在于，所述第二刻度板设置在所述第二固定杆的靠近所述工作面的一端，所述第二刻度板设置有第二基准点且绕所述第二基准点设置有角度标示，所述第二固定杆的中心线在所述第二刻度板上的投影穿过所述第二基准点。

5.根据权利要求4所述的空间量角器，其特征在于，所述测量件包括连接杆和工作部，所述连接杆的中心线与所述工作面垂直，所述连接杆与所述第二刻度板之间或所述连接杆与所述第二固定杆之间通过第二转轴转动连接，所述第二基准点位于所述第二转轴的中心线上。

6.根据权利要求4所述的空间量角器，其特征在于，所述第二刻度板的角度标示的零度标识点位于所述第二固定杆的中心线在所述第二刻度板的投影上。

7.根据权利要求5所述的空间量角器，其特征在于，所述第二刻度板为圆板状，所述工作部为板状，所述工作部的远离所述工作面的端面为连接面，所述连接面与所述连接杆接触，所述连接面抵住所述第二刻度板的侧壁，所述第二刻度板与所述第二固定杆一体成型。

8.根据权利要求5所述的空间量角器，其特征在于，所述连接杆与所述第二转轴固定连接，所述第二转轴还设置有指示件，所述指示件与所述连接杆分别设置在所述第二刻度板的两侧，所述第二刻度板的角度标示设置在靠近所述指示件的一侧，所述指示件的两端连线与所述工作面垂直。

9.根据权利要求1所述的空间量角器，其特征在于，所述第一刻度板由透明材料制成，所述第一支臂的朝向所述第一刻度板的一端和所述第二支臂的朝向所述第一刻度板的一端均设置有凹槽，两个所述凹槽分别沿所述第一支臂的中心线的方向和所述第二支臂的中心线的方向设置，所述凹槽用于辅助所述第一刻度板读数。