CN106624764A - 一种设备安装姿态的校正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种设备安装姿态的校正装置及方法，校正装置包括水平操作台、垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置。水平操作台能固定于设备的水平操作面，垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置均安装于水平操作台；水平测量装置安装于水平操作台；利用水平测量装置测量及校正水平操作台在第一轴线和第二轴线上的水平度；角度测量装置安装于垂直操作台，角度测量装置具有光束发射装置，光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于第一轴线或第二轴线；在垂面上，光束发射装置能向基面发射至少两个角度的光束。通过集成于一体的倾角测量装置和光电发射装置，能快速便捷的完成设备相对于XYZ三个轴向的偏转角度的调节。

Description

一种设备安装姿态的校正装置及方法

技术领域

本发明总体来说涉及一种设备姿态校正技术，具体而言，涉及一种能在三个维度上进行设备安装姿态校正的校正装置及方法。

背景技术

对于很多设备的安装，尤其是在户外大场景下，通常需要对设备在安装点的各个方向上进行调节，以达到安装的精度要求。而对于一些测量设备来说，由于涉及到数据的三维解算等，对于设备与XYZ坐标系统中三个轴向的角度要求更是严格。

如图1所示，一般定义设备10底部中心为坐标系统原点O，第一轴线X对应平面方向上的长边，第二轴线Y对应平面方向的短边；而第三轴线对应高度方向。

一般来说，在水平面上角度的调节使用水平尺等测量装置就可以完成。而对于设备相对于第三轴线Z的偏转角度的控制，通常是参考一个基准参照物，测量待安装设备与参照物之间的空间关系，在没有参照物的情况下，需要使用高精度的专业测量设备，如全站扫描仪等，测量后进行调节，但是在调节过程中不能同步测量，通常需要多次反复才能达到要求。设备成本较高，且影响安装效率。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种设备安装姿态的校正装置，可以实现在调整中同步测量，快速简便的达到在XYZ三个轴向上的六自由度测量和校正。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种设备安装姿态的校正方法，可以实现在调整中同步测量，快速简便的达到在XYZ三个轴向上的六自由度测量和校正。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种设备安装姿态的校正装置，所述设备安装于一基面，所述设备具有一水平操作面，所述校正装置包括水平操作台、垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置；所述水平操作台能固定于所述水平操作面，所述垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置均安装于所述水平操作台；所述水平操作台定义有相互垂直的第一轴线和第二轴线；所述限位装置能卡挡或固定于所述设备，以相对于所述设备定位所述水平操作台；所述水平测量装置安装于所述水平操作台；相对于水平面，利用所述水平测量装置测量及校正所述水平操作台在第一轴线和第二轴线上的水平度；所述垂直操作台垂直安装于所述水平操作台，所述角度测量装置安装于所述垂直操作台，所述角度测量装置具有光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线；在垂面上，所述光束发射装置能向所述基面发射至少两个角度的光束。

根据本发明的一实施方式，其中，所述垂直操作台与所述水平操作台之间安装有线性限位滑动装置，借此所述垂直操作台能相对于所述水平操作台水平滑动；

根据本发明的一实施方式，其中，所述光束发射装置安装于一滑座，所述滑座与所述垂直操作台之间通过限位滑轨相连。

根据本发明的一实施方式，其中，所述光束发射装置具有角度调节装置，所述角度调节装置安装于所述滑座，通过所述角度调节装置在所述垂面上调节所述光束发射装置的角度。

根据本发明的一实施方式，其中，所述光束发射装置可转动地固定于所述滑座，所述光束发射装置的枢轴垂直于所述垂直操作台；所述光束发射装置底部形成有蜗齿，所述蜗齿以所述光束发射装置的枢轴为圆心圆弧形排布；所述滑座上安装有一动力装置及一蜗杆，所述蜗杆与所述蜗齿啮合；所述动力装置带动所述蜗杆正向或反向转动。

根据本发明的一实施方式，其中，所述光束发射装置为单头或多头激光发射器。

根据本发明的一实施方式，其中，所述线性限位滑动装置为滑竿滑台。

根据本发明的一实施方式，其中，所述水平测量装置为水平尺，所述水平尺可转动的安装于所述水平操作台，所述水平尺可转动在第一位置和第二位置上，所述第一位置和第二位置分别平行于所述第一轴线和第二轴线。

根据本发明的一实施方式，其中，所述水平操作台上安装有校准辅助装置，所述校准辅助装置具有两个相互垂直的挡边，所述挡边分别平行于所述第一轴线和第二轴线，所述水平尺的枢轴位于两个所述档边相交处的内侧。

根据本发明的一实施方式，其中，所述限位装置为固定安装于所述水平操作台的一侧的限位挡板，所述限位挡板与所述水平操作台垂直，所述限位挡板与所述垂直操作台安装在所述水平操作台相对的面上。

根据本发明的另一方面，提供一种设备安装姿态的校正方法，其包括步骤：

提供一设备安装于一基面，所述设备具有一水平操作面，所述水平操作面定义有相互垂直的第一轴线和第二轴线；

利用一水平测量装置测量及校正所述水平操作面在第一轴线和第二轴线上的水平度；

提供一垂直操作台垂直安装于所述水平操作面，在所述垂直操作台上安装光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线；

提供一位于所述基面的基准线；

利用所述光束发射装置在所述基面上形成的至少两个光点，相对于所述基准线测量及校正所述设备绕一垂线的安装角度。

由上述技术方案可知，本发明的设备安装姿态的校正装置及方法的优点和积极效果在于：

提出一种设备安装姿态的校正装置，在设备安装过程中，能对于该设备在三维坐标中三个轴向6个自由度的安装姿态进行校正。校正装置可通过水平倾角测量装置测量该设备相对水平面在水平方向(XOY面)两轴上的倾角，能实时地辅助调节该设备相对于第一轴线X轴和第二轴线Y轴的偏转角度。通过一个或多个可调的激光发射装置，利用激光散射小以及光线沿直线传播的特性，通过观察和调整激光光斑在其面上的多个落点，然后观察这些落点与设备所要求方向的差距，逐步调整该设备绕第三轴线Z的角度，达到最终预定的位置。

通过集成于一体的角度测量装置和光束发射装置，可以快速便捷的完成设备相对于XYZ三个轴向的偏转角度的调节。本发明不仅能使用于机柜设备的调节，也适用于其他类型器件的XYZ三个轴向的安装调节。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本发明中设备形状示意图；

图2为本发明实施例的校正装置前视结构示意图；

图3为本发明实施例的校正装置侧视结构示意图；

图4为本发明实施例的校正装置俯视结构示意图；

图5为本发明另一实施例的校正装置俯视结构示意图；

图6为本发明实施例的校正装置校正方法一的动作示意图；

图7为本发明实施例的校正装置校正方法二的动作示意图；

图8为本发明实施例的校正装置校正方法的基本流程示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、设备；20、校正装置；1、水平操作台；2、垂直操作台；3、限位装置；4、水平测量装置；41、校准辅助装置；5、角度测量装置；51、光束发射装置；52、滑座；53、限位滑轨；54、角度调节装置；55、蜗齿；56、动力装置；57、蜗杆；6、滑动装置；A1、光斑一；A2、光斑二；B、基准线。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

如图1至图4所示，本发明实施例提供一种设备安装姿态的校正装置20，设备10一般安装于一基面，这里设备10为一室外机柜，机柜一般是规则的形状，为多维长方体，本发明可适用于不同形状的机柜，但要求机柜顶部有一部分是规则的平面。基面一般可为水平地面。设备10一般要具有一水平操作面(指在校正完成后与水平面平行的面)，以便安装本发明所提供的校正装置20。

参照图2、图3及图4所示，校正装置20可包括水平操作台1、垂直操作台2、限位装置3及水平测量装置4和角度测量装置5。

如图2、图4所示，水平操作台1可是一平板，为加强材料制成，要保证其平面度。水平操作台1能固定于设备10的水平操作面，水平操作面一般是设备10的顶部平面。垂直操作台2、限位装置3及水平测量装置4和角度测量装置5均安装于水平操作台1。水平操作台1对齐坐标系统的第一轴线X和第二轴线Y，这里以长边方向为第一轴线X，短边方向为第二轴线Y。当然，也不以此为限，使用中也可以旋转90度后使用。

如图2、图3所示，限位装置3能卡挡或固定于设备10，以相对于设备10定位水平操作台1。由于本实施例中设备10为方形或多维方形机柜，限位装置3可选择为固定安装于水平操作台1的一侧的限位挡板，限位挡板与水平操作台1垂直，限位挡板与垂直操作台2安装在水平操作台1相对的面上。以一挡板便能完成相对于机柜的定位。

如图2、图3所示，垂直操作台2垂直安装于水平操作台1，垂直操作台2与水平操作台1之间安装有线性限位滑动装置6，借此垂直操作台2能相对于水平操作台1水平滑动。限位滑动装置6可选择方案较多，本领域技术人员可根据需要灵活选择，高精度线性限位滑轨即可，本实施例中线性限位滑动装置6选择为滑竿滑台。

如图5所示，为一具体实施例，可以在水平操作台1上设置一个滑轨，滑轨与水平操作台1平面平行。垂直操作台2与滑轨垂直，并可沿着滑轨滑动。参照图6所示，当光斑不位于基准线B上时，可以调节垂直操作台2沿滑轨横向移动，使光斑落在基准线B上，更容易判断设备10的第三轴线Z是否已调整好。

实施例中涉及的基准线B，是设备10绕垂线(Z轴)理想安装角度的参照线，例如机场跑道各种规范划线，或预设的标准参照线，或建筑类结构的规范轮廓线。

如图4所示，本实施例中，水平测量装置4安装于水平操作台1，相对于水平面，可利用水平测量装置4测量及校正水平操作台1在第一轴线X和第二轴线Y上的水平度。水平测量装置4可选择使用一个或两个水平尺，也可选择水平传感器配合显示装置实现。本实施例中水平测量装置4选择为一个水平尺，水平尺可转动的安装于水平操作台1，水平尺可转动在第一位置和第二位置上，第一位置和第二位置分别平行于第一轴线X和第二轴线Y。这样，以较少的成本便可完成水平操作台1的水平校正。另外，水平操作台1上还可安装有校准辅助装置41，校准辅助装置41具有两个相互垂直的挡边，挡边分别平行于第一轴线X和第二轴线Y，水平尺的枢轴位于两个档边相交处的内侧。以便将水平尺定位在平行于第一轴线X和第二轴线Y第一位置和第二位置上，以保证水平操作台1校正精度。

角度测量装置5可直接安装于垂直操作台2，角度测量装置5具有光束发射装置51，光束发射装置51可为单头或多头激光发射器。光束发射装置51发射的光束在水平面上投影线垂直于第一轴线X或第二轴线Y；以便借此与一基准线B进行对比参照，来测量和校正设备10的安装角度。如图3所示，在YOZ垂面上，光束发射装置51能同时或先后向基面发射至少两个角度的光束。为多头激光发射器是，各个激光发射器可在YOZ垂面环形排列，可在基面上一次打出线性排布的多个光斑，多个光斑连成的线便相当于第二轴线Y，由于第二轴线Y与第三轴线Z垂直，以第二轴线Y以便更直观地与一基准线B进行对比参照，来确定绕第三轴线Z的安装角度是否正确，以及如何调为正确。当然，光束发射装置51多头激光发射器也可排列在XOZ垂面，第一轴线X也与第三轴线Z垂直，以第一轴线X同样能直观地与一基准线B进行对比参照。

如图2、图3所示，本实施例中光束发射装置51安装于一滑座52，滑座52与垂直操作台2之间通过限位滑轨53相连，限位滑轨53可选择方案较多，本领域技术人员可根据需要灵活选择，高精度线性限位滑轨即可，同时可稳定定位在指定高度。以此结构可便利地调整光束发射装置51高度，适应各种高度的设备校正。光束发射装置51还可具有角度调节装置54，角度调节装置54安装于滑座52，通过角度调节装置54在垂面上调节光束发射装置51的角度。

角度调节装置54可选择为手动调节装置，也可为自动调节装置，手动调节需要准备相应的刻度和枢轴上的或周边的紧固件即可。自动调节装置比如可选择为在枢轴位置安装同步电机，并可配合编码器来控制其精度。角度调节装置54具体实现方式较多，并不以此为限。

本实施例中，角度调节装置54为以下细节：光束发射装置51可通过一枢轴转动地固定于滑座52，光束发射装置51的枢轴垂直于垂直操作台2，本实施例中该枢轴平行于第一轴X。光束发射装置51底部形成有扇形的蜗齿55，蜗齿55以光束发射装置51的枢轴为圆心圆弧形排布；滑座52上安装有一动力装置56及一蜗杆57，蜗杆57与蜗齿55啮合；动力装置56带动蜗杆57正向或反向转动。以此可带动光束发射装置51绕枢轴转动调节束发射装置51的角度。以此控制方式的优势在于结构简单，精度高，而且不易损坏。

本实施例中，光束发射装置51具有两个激光发射器，在这里，两个激光发射器间圆心角选择为10度，当然，二者之间角度可根据设备10高度以及所需两个光斑之间的距离来设定，可进行灵活调整。

下文将以设备10为长方体机柜为例讲解校正实施方法。在设备10不是规则方体的柜体情形下，找到相应的平面即可完成相同操作。

本发明中，调节设备偏转角度的具体操作如下：

提供一设备安装于一基面，所述设备具有一水平操作面，所述水平操作面定义有相互垂直的第一轴线和第二轴线；首要是提供一水平操作面，若设备并不存在此种类型水平操作面，也可另提供一板状操作台进行实施。

利用一水平测量装置测量及校正所述水平操作面在第一轴线和第二轴线上的水平度；水平测量装置可选择本领域常用物理或电子设备，目的是校正此水平操作面的为水平的。这时需要同时对设备的水平安装姿态进行调整，以达水平要求。

提供一垂直操作台垂直安装于所述水平操作面，在所述垂直操作台上安装光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线；在垂面上，所述光束发射装置能向所述基面发射至少两个角度的光束；垂直操作台只要垂直于水平操作面即可，而且其可以限定光束发射装置射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线。

提供一位于所述基面的基准线；

利用所述光束发射装置在所述基面上形成的至少两个光点，相对于所述基准线测量及校正所述设备绕一垂线的安装角度。根据两点决定一条直线的原理，利用至少两个光点展现设备绕一垂线的实际安装角度，根据其相对于基准线的关系，确定设备安装姿态的调整方向，最终完成安装姿态的调整。

如图8，并参照图6、图7，本发明具体实施例中，调节设备10偏转角度的具体操作如下：

调整校正装置20与设备10之间的关系。

设备10完成安装后，一般已基本处于正确位置，此时将校正装置20左侧的限位装置3(限位板)靠在设备10左侧外立面上，水平操作台1与设备10顶部贴合，在滑动装置6上调整垂直操作台2的位置，使垂直操作台2位于合适的位置，即激光光线射出后，适合比较光斑落点与基准线B的位置，一般来说，调整至对准基准线B附近的位置。

设备10相对地面所相对的位置，如果没有基准线(点)，应先确定基准线(点)，如果地面是水平的，最优选择是确定一条基准线B，设备10应该与该基准线B成垂直关系。如果地面并非水平而是不规则形状，应选取不少于2个基准点，设备10正确的位置应该与这些基准点组成的线成垂直关系。

调整水平面倾角。

将水平测量装置4(水平尺)旋转到第一位置，逐步调整设备10绕Y轴旋转直至水平尺显示处于水平状态；将水平尺旋转90°至第二位置，逐步调整设备10绕X轴旋转直至水平尺显示处于水平状态。

调整设备10绕第三轴线Z偏转角度。

设备10的平面倾角调整是进行第三轴线Z偏转角度调整的基础，完成水平面倾角调整之后，打开光束发射装置51。本实施例中，设定第三轴线Z穿过设备10的中心，以便以此为圆心调整设备10的角度。

如图6所示，如果能够通过调整垂直操作台2的位置和选取基准线B的位置，使得基准线B(基准点的连线)与第三轴线Z相交，则只需要调节光束发射装置51中激光发射器方向，观察远处激光光斑一A1的投射位置是否落在基准线B上，如果光斑一A1在基准线B上，说明绕第三轴线Z偏转角度已经正确，否则需要调整设备10，使得光斑逐渐靠近基准线B并最终落到基准线B上，此时设备10绕第三轴线Z旋转的角度正确，调整完成。

如图7所示，如果无法设置使得第三轴线Z与基准线B相交，则只需要调节光束发射装置51，使光束发射装置51位于第三轴线Z上。打开激光发射器，观察光斑一A1位置，测量出距离基准线B的垂直距离，并记录下来，记录光斑二A2位置并测量出光斑距离基准线B的垂直距离。

调节设备10使得光斑位于基准线B靠近中心线C的同侧，然后在逐步调整设备10使得两个光斑距离基准线B的距离相等。直至两个光斑位于同一侧，此时设备10绕第三轴线Z旋转的角度调整完成。

本发明提出一种设备安装过程中对于XYZ三个轴向6个自由度的校正的装置。装置可通过水平倾角测量装置测量设备相对水平面在XY两轴上的倾角，能实时地辅助调节设备相对于X轴和Y轴的偏转角度。

通过一个或多个可调的激光发射装置，利用激光散射小以及光线沿直线传播的特性，通过观察和调整激光光斑在其面上的多个落点，然后观察这些落点与设备所要求方向的差距，逐步调整机柜绕第三轴线Z的角度，达到最终预定的位置。

本发明实施例通过集成于一体的倾角测量装置和光电发射装置，可以快速便捷的完成设备相对于XYZ三个轴向的偏转角度的调节。本发明不仅能使用于机柜设备的调节，也适用于其他类型器件的XYZ三个轴向的安装调节。

以上结合附图示例说明了本发明的一些优选实施例式。本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本发明所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本发明的范围之内。

Claims (11)

1.一种设备安装姿态的校正装置，所述设备安装于一基面，所述设备具有一水平操作面，其特征在于，所述校正装置包括水平操作台、垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置；

所述水平操作台能固定于所述水平操作面，所述垂直操作台、限位装置及水平测量装置和角度测量装置均安装于所述水平操作台；所述水平操作台定义有相互垂直的第一轴线和第二轴线；

所述限位装置能卡挡或固定于所述设备，以相对于所述设备定位所述水平操作台；

所述水平测量装置安装于所述水平操作台；相对于水平面，利用所述水平测量装置测量及校正所述水平操作台在第一轴线和第二轴线上的水平度；

所述垂直操作台垂直安装于所述水平操作台，所述角度测量装置安装于所述垂直操作台，所述角度测量装置具有光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线；在垂面上，所述光束发射装置能向所述基面发射至少两个角度的光束。

2.如权利要求1所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述垂直操作台与所述水平操作台之间安装有线性限位滑动装置，借此所述垂直操作台能相对于所述水平操作台水平滑动。

3.如权利要求2所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述光束发射装置安装于一滑座，所述滑座与所述垂直操作台之间通过限位滑轨相连。

4.如权利要求3所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述光束发射装置具有角度调节装置，所述角度调节装置安装于所述滑座，通过所述角度调节装置在所述垂面上调节所述光束发射装置的角度。

5.如权利要求4所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述光束发射装置可转动地固定于所述滑座，所述光束发射装置的枢轴垂直于所述垂直操作台；所述光束发射装置底部形成有蜗齿，所述蜗齿以所述光束发射装置的枢轴为圆心圆弧形排布；所述滑座上安装有一动力装置及一蜗杆，所述蜗杆与所述蜗齿啮合；所述动力装置带动所述蜗杆正向或反向转动。

6.如权利要求1至5任一项所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述光束发射装置为单头或多头激光发射器。

7.如权利要求2任一项所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述线性限位滑动装置为滑竿滑台。

8.如权利要求1至5任一项所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述水平测量装置为水平尺，所述水平尺可转动的安装于所述水平操作台，所述水平尺可转动在第一位置和第二位置上，所述第一位置和第二位置分别平行于所述第一轴线和第二轴线。

9.如权利要求8所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述水平操作台上安装有校准辅助装置，所述校准辅助装置具有两个相互垂直的挡边，所述挡边分别平行于所述第一轴线和第二轴线，所述水平尺的枢轴位于两个所述档边相交处的内侧。

10.如权利要求1至5任一项所述的设备安装姿态的校正装置，其特征在于，所述限位装置为固定安装于所述水平操作台的一侧的限位挡板，所述限位挡板与所述水平操作台垂直，所述限位挡板与所述垂直操作台安装在所述水平操作台相对的面上。

11.一种设备安装姿态的校正方法，其特征在于包括步骤：

提供一设备安装于一基面，所述设备具有一水平操作面，所述水平操作面定义有相互垂直的第一轴线和第二轴线；

利用一水平测量装置测量及校正所述水平操作面在第一轴线和第二轴线上的水平度；

提供一垂直操作台垂直安装于所述水平操作面，在所述垂直操作台上安装光束发射装置，所述光束发射装置发射的光束在水平面上投影线垂直于所述第一轴线或第二轴线；

提供一位于所述基面的基准线；

利用所述光束发射装置在所述基面上形成的至少两个光点，相对于所述基准线测量及校正所述设备绕一垂线的安装角度。