CN105823427A - 一种平面定位装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面定位测量装置及方法，包括不可移动的基准面和可移动的校准面，校准面面向基准面的一侧平面上沿X轴方向对称设置有两组活动支架，每组活动支架上分别设置有可活动的基准定位激光指示器和比较定位激光指示器，基准定位激光指示器分别沿Y轴方向垂直照射到基准面上，通过和比较定位激光指示器配合向基准面上照射光线进行两平面间的定位测量；由已知的两平面之间的距离L和两个激光指示器之间的距离d，计算得到比较定位激光指示器的倾斜角度θ，调整激光指示器进行两平面测量。本发明结构简单，体积小，采用非接触式测量，无磨损，便于安装和维护且成本低，方向性好，测量精度高，能够提高平面定位的精确性。

Description

一种平面定位装置及其测量方法

【技术领域】

本发明属于平面定位技术领域，具体涉及一种平面定位装置及其测量方法。

【背景技术】

在诸如建筑安装、加工制造、测试测量等领域的工程应用中，对于两个平面之间空间位置的确定具有非常重要的实用价值。在很多工程情况下，对于两个物体的两个平面间距离和平行程度具有较高的技术要求。而两个平面间的距离和平行程度的测量通常是通过对两个平面上若干定位点之间距离的测量来获得的。这就要求测量人员对多个定位点进行反复地多次测量和调整，费时费力。而且由于工程表面并非完全光滑平整表面，某些选定的定位点之间的距离并不能代表两平面间的距离。这就进一步增加了测量的难度和工作量。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于两平面之间距离和平行度的定位装置及其测量方法。

本发明采用以下技术方案：

一种平面定位装置，包括基准面和可移动的校准面，所述校准面面向基准面的一侧平面上沿X轴方向对称设置有两组活动支架，所述每组活动支架上分别设置有可活动的基准定位激光指示器和比较定位激光指示器，所述基准定位激光指示器分别沿Y轴方向垂直照射到基准面上，通过和比较定位激光指示器配合向基准面上照射光线进行两平面间的定位测量。

进一步地，所述两组移动支架包括分别垂直设置在校准面上的左滑动导轨和右滑动导轨，所述左滑动导轨上设置有左滑块，所述右滑动导轨上设置有右滑块，所述左滑块和右滑块能够沿Y轴方向移动。

进一步地，每个所述滑块上均对应设置有基准定位激光指示器和比较定位激光指示器。

进一步地，每个所述滑块上沿Z轴方向均设置有转轴，每个所述激光指示器能够沿Z轴方向旋转调节。

进一步地，每个所述滑块上均设置有带角度标识的刻度盘和角度微调装置，用于调节每个所述激光指示器的角度。

进一步地，所述基准定位激光指示器和比较定位激光指示器采用不同颜色的光线区分，且均为一字线激光指示器，功率为0.4mW-1mW。

进一步地，所述校准面能够沿Y轴方向平移和/或沿Z轴方向旋转。

进一步地，所述基准定位激光指示器包括第二激光指示器和第三激光指示器，所述比较定位激光指示器包括第一激光指示器和第四激光指示器。

一种利用根据权利要求1所述平面定位装置的测量方法，包括以下步骤：

a)根据待测平面与基准面的距离计算确定两个比较定位激光指示器的倾斜角度θ，倾斜角度θ的计算公式具体为：tanθ＝L/d，其中，L为基准面和校准面之间的距离，d为两活动支架上激光指示器的间距；

b)将第二激光指示器和第三激光指示器调整至初始状态，即均沿Y轴方向垂直照射到基准面上形成第二光线和第三光线；

c)根据倾斜角θ调整第一激光指示器和第四激光指示器的发射角度，使激光指示器照射方向向另一侧按θ角度倾斜照射到基准面上形成第一光线和第四光线；

d)根据第一光线和第三光线、第二光线和第四光线所形成的两组线形光线位置调整校准面的角度最后使基准面与校准面等距平行。

进一步地，所述步骤d中，当第三光线和第一光线，第四光线和第二光线均重合时，基准面和校准面平行且达到要求距离L；

当第三光线和第四光线均位于第一光线和第二光线的左侧时，基准面和校准面之间的距离小于要求距离L，需要拉远两平面至两组光线均重合；

当第三光线和第四光线均位于第一光线和第二光线的右侧时，基准面和校准面之间的距离大于要求距离L，需要拉近两平面至两组光线均重合；

当第三光线和第一光线重合，第四光线位于第二光线的右侧时，基准面和校准面之间不平行，在Z轴旋转方向上存在夹角，需将校准面沿Z轴方向旋转，调整至两组光线均重合，即两平面平行且达到要求距离L。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本装置所用皆为简单结构件和标准化的电子元件，结构简单，体积小，采用非接触式测量，无磨损，便于安装和维护且成本低；激光的方向性好，测量精度高，能够提高平面定位的精确性。

采用线形光线成像进行定位，避免传统采用点定位存在的平面表面局部不平整带来的测量误差，从而获得的结果更为可靠。在测量两个平面距离及平行度时，无需通过其他装置反复测量，仅通过在平面上的成像结果既可以确定需要调整的方向，通过刻度盘和角度微调装置就可以对光线进行调节，直观快捷，操作简便，极大地减少了操作所需时间，提高了工作效率；

测量方法简单，根据两平面之间的距离L和两个激光指示器之间的间距d，计算得到倾斜角度θ，分别根据基准面上的两组线形光线位置调整校准面的角度最后使基准面与校准面等距平行。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本发明工作状态示意图；

图2为本发明两平面等距状态成像示意图；

图3为本发明实施例1在基准墙上的成像示意图；

图4为本发明实施例2在基准墙上的成像示意图；

图5为本发明实施例3在基准墙上的成像示意图。

其中：1.基准面；2.第一激光指示器；3.第二激光指示器；4.右滑块；5.右滑动导轨；6.校准面；7.左滑动导轨；8.左滑块；9.第三激光指示器；10.第四激光指示器；11.第二光线；12.第一光线；13.第三光线；14.第四光线。

【具体实施方式】

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1所示，一种平面定位装置，包括基准面1和能够沿Y轴方向平移和/或沿Z轴方向旋转的校准面6，校准面6面向基准面1的一侧平面上沿X轴方向对称设置有两组活动支架，每组活动支架上分别设置有可活动的基准定位激光指示器和比较定位激光指示器，基准定位激光指示器分别沿Y轴方向垂直照射到基准面1上，通过和比较定位激光指示器配合向基准面1上照射光线进行两平面间的定位测量。两组移动支架包括分别垂直设置在校准面6上的左滑动导轨7和右滑动导轨5，左滑动导轨7上设置有左滑块8，右滑动导轨5上设置有右滑块4，左滑块8和右滑块4能够沿Y轴方向移动；基准定位激光指示器包括第二激光指示器3和第三激光指示器9，比较定位激光指示器包括第一激光指示器2和第四激光指示器10；第一激光指示器2和第二激光指示器3设置在右滑块4上，第三激光指示器9和第四激光指示器10设置在左滑块8上，每个滑动导轨和滑块上均等距离设置有若干定位孔，通过定位销进行固定连接，使滑块在滑动导轨上能够保持平行等距离移动，进而保证左右两边的激光指示器等距离移动。

其中基准面1为固定不动状态，校准面6可以沿Y轴方向平移，且可以以Z轴为旋转方向转动，右滑动导轨5和左滑动导轨7分别垂直安装在校准面6的左右两侧，右滑动导轨5上安装有一个右滑块4，右滑块4可以在右滑动导轨5上沿着Y方向移动；左滑动导轨7上安装有一个左滑块8，左滑块8可以在左滑动导轨7上沿着Y方向移动；右滑块4上安装有两个能发出同样颜色光线的一字线式第一激光指示器2和第二激光指示器3；左滑块8上安装有两个能发出同样颜色光线的一字线式第三激光指示器9和第四激光指示器10，右滑块4和左滑块8上的激光指示器采用不同颜色的光线进行区分；右滑块4和左滑块8上都有与Z方向平行的转轴；第一激光指示器2和第二激光指示器3可以通过右滑块4上的转轴以Z轴方向为转动方向旋转，以此来调整发出光线的照射角度；第三激光指示器9和第四激光指示器10可以通过左滑块8上的转轴以Z轴方向为转动方向旋转，以此来调整发出光线的照射角度，在左右滑块上均画有带角度标识的刻度盘和角度微调装置，以便于激光指示器的角度调整。

激光指示器采用的功率为0.4mW-1mW，从而可以确保安全使用，不会伤害到眼睛。

一种平面定位装置的测量方法，包括以下步骤：

a)根据待测平面与基准面的距离计算确定两个比较定位激光指示器的倾斜角度θ，倾斜角度θ的计算公式具体为：tanθ＝L/d，其中，L为基准面1和校准面6之间的距离，d为两活动支架上激光指示器的间距；

b)将第二激光指示器3和第三激光指示器9调整至初始状态，即均沿Y轴方向垂直照射到基准面1上形成第二光线11和第三光线13；

c)根据倾斜角度θ调整第一激光指示器2和第四激光指示器10的发射角度，使两个激光指示器的照射方向向另一侧按θ角度倾斜照射到基准面1上形成第一光线12和第四光线14；

d)根据第一光线12和第三光线13、第二光线11和第四光线14所形成的两组线形光线位置调整校准面6的角度最后使基准面1与校准面6等距平行，

具体为：当第三光线13和第一光线12，第四光线14和第二光线11均重合时，表明需定位的两平面之间的距离达到了事先确定的两平面之间的距离，且两个平面为平行状态，基准面1和校准面6平行且达到要求距离L；

当第三光线13和第四光线14均位于第一光线12和第二光线11的左侧时，基准面1和校准面6之间的距离小于要求距离L，需要拉远两平面至两组光线均重合；

当第三光线13和第四光线14均位于第一光线12和第二光线11的右侧时，基准面1和校准面6之间的距离大于要求距离L，需要拉近两平面至两组光线均重合；

当第三光线13和第一光线12重合，第四光线14位于第二光线11的右侧时，基准面1和校准面6之间不平行，在Z轴旋转方向上存在夹角，表明该侧两平面之间的距离达到了事先确定的两平面之间的距离，另一侧两平面之间存在夹角，需将校准面6沿Z轴方向旋转，调整至两组光线均重合，即两平面平行且达到要求距离L。

初始状态下第二激光指示器3发出线性第二光线11照射方向设定为沿Y方向垂直照射到基准面1上；第三激光指示器9发出线性第三光线13照射方向设定为沿Y方向垂直照射到基准面1上；第一激光指示器2发出线性第一光线12照射方向向另一侧倾斜，倾斜的角度由θ决定，当第一光线12和第三光线13在基准面1上汇合为一条直线，则表明基准面1和校准面6之间的距离在左侧达到了事先确定的两平面之间的距离L；第四激光指示器10发出线性第四光线14照射方向向另一侧倾斜，倾斜的角度由θ决定，当第四光线14和第二光线11在基准面1上汇合为一条直线，则表明基准面1和校准面6之间的距离在右侧达到了事先确定的两平面之间的距离L。

请参阅图2所示，如果当第一光线12和第三光线13在基准面1上汇合为一条直线，且第四光线14和第二光线11在基准面1上也汇合为一条直线，则表明基准面1和校准面6之间的距离全部达到了事先确定的两平面之间的距离L。

实施例1

请参阅图3所示。当第一光线12和第三光线13在基准面1上无法汇合为一条直线，且左侧发出的第三光线13在右侧发出的第一光线12的左侧，且第四光线14和第二光线11在基准面1上无法汇合为一条直线，且左侧发出的第四光线14在右侧发出的第二光线11的左侧，则表明基准面1和需定位的校准面6之间的距离小于事先确定的两平面之间的距离L。此时需要将两平面的距离调远，直到光线在基准面1上的成像达到如图2所示均重合的情况为止。

实施例2

请参阅图4所示。当第一光线12和第三光线13在基准面1上无法汇合为一条直线，且左侧发出的第三光线13在右侧发出的第一光线12的右侧，且第四光线14和第二光线11在基准面1上无法汇合为一条直线，且左侧发出的第四光线14在右侧发出的第二光线11的右侧，则表明基准面1和需定位的校准面6之间的距离大于事先确定的两平面之间的距离L。此时需要将两平面的距离调近，直到光线在基准面1上的成像达到如图2所示均重合的情况为止。

实施例3

请参阅图5所示。当第一光线12和第三光线13在基准面1汇合为一条直线，且第四光线14和第二光线11在基准面1上无法汇合为一条直线，则表明基准面1和校准面6之间不平行，在Z轴旋转方向上存在夹角，此时需要将校准面6沿Z轴方向旋转，调整其与基准面1的平行关系，直到光线在基准面1上的成像达到如图2所示均重合的情况为止。

同理，如果当第四光线14和第二光线11在基准面1汇合为一条直线，且第一光线12和第三光线13在基准面1上无法汇合为一条直线，则表明基准面1和校准面6之间不平行，在Z轴旋转方向上存在夹角，此时需要将校准面6沿Z轴方向旋转，调整其与基准面1的平行关系，直到光线在基准面1上的成像达到如图2所示均重合的情况为止。

虽然本发明是通过具体实例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (10)

1.一种平面定位装置，其特征在于：包括基准面(1)和可移动的校准面(6)，所述校准面(6)面向基准面(1)的一侧平面上沿X轴方向对称设置有两组活动支架，所述每组活动支架上分别设置有可活动的基准定位激光指示器和比较定位激光指示器，所述基准定位激光指示器分别沿Y轴方向垂直照射到基准面(1)上，通过和比较定位激光指示器配合向基准面(1)上照射光线进行两平面间的定位测量。

2.根据权利要求1所述的一种平面定位装置，其特征在于，所述两组移动支架包括分别垂直设置在校准面(6)上的左滑动导轨(7)和右滑动导轨(5)，所述左滑动导轨(7)上设置有左滑块(8)，所述右滑动导轨(5)上设置有右滑块(4)，所述左滑块(8)和右滑块(4)能够沿Y轴方向移动。

3.根据权利要求2所述的一种平面定位装置，其特征在于：每个所述滑块上均对应设置有基准定位激光指示器和比较定位激光指示器。

4.根据权利要求2所述的一种平面定位装置，其特征在于：每个所述滑块上沿Z轴方向均设置有转轴，每个所述激光指示器能够沿Z轴方向旋转调节。

5.根据权利要求2所述的一种平面定位装置，其特征在于：每个所述滑块上均设置有带角度标识的刻度盘和角度微调装置，用于调节每个所述激光指示器的角度。

6.根据权利要求1所述的一种平面定位装置，其特征在于：所述基准定位激光指示器和比较定位激光指示器采用不同颜色的光线区分，且均为一字线激光指示器，功率为0.4mW-1mW。

7.根据权利要求1所述的一种平面定位装置，其特征在于：所述校准面(6)能够沿Y轴方向平移和/或沿Z轴方向旋转。

8.根据权利要求1所述的一种平面定位装置，其特征在于，所述基准定位激光指示器包括第二激光指示器(3)和第三激光指示器(9)，所述比较定位激光指示器包括第一激光指示器(2)和第四激光指示器(10)。

9.一种利用根据权利要求1所述平面定位装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)根据待测平面与基准面的距离计算确定两个比较定位激光指示器的倾斜角度θ，倾斜角度θ的计算公式具体为：tanθ＝L/d，其中，L为基准面(1)和校准面(6)之间的距离，d为两活动支架上激光指示器的间距；

b)将第二激光指示器(3)和第三激光指示器(9)调整至初始状态，即均沿Y轴方向垂直照射到基准面(1)上形成第二光线(11)和第三光线(13)；

c)根据倾斜角θ调整第一激光指示器(2)和第四激光指示器(10)的发射角度，使激光指示器照射方向向另一侧按θ角度倾斜照射到基准面(1)上形成第一光线(12)和第四光线(14)；

d)根据第一光线(12)和第三光线(13)、第二光线(11)和第四光线(14)所形成的两组线形光线位置调整校准面(6)的角度最后使基准面(1)与校准面(6)等距平行。

10.根据权利要求9所述的一种平面定位装置的测量方法，其特征在于：所述步骤d中，当第三光线(13)和第一光线(12)，第四光线(14)和第二光线(11)均重合时，基准面(1)和校准面(6)平行且达到要求距离L；

当第三光线(13)和第四光线(14)均位于第一光线(12)和第二光线(11)的左侧时，基准面(1)和校准面(6)之间的距离小于要求距离L，需要拉远两平面至两组光线均重合；

当第三光线(13)和第四光线(14)均位于第一光线(12)和第二光线(11)的右侧时，基准面(1)和校准面(6)之间的距离大于要求距离L，需要拉近两平面至两组光线均重合；

当第三光线(13)和第一光线(12)重合，第四光线(14)位于第二光线(11)的右侧时，基准面(1)和校准面(6)之间不平行，在Z轴旋转方向上存在夹角，需将校准面(6)沿Z轴方向旋转，调整至两组光线均重合，即两平面平行且达到要求距离L。