CN106767932A - 一种水准仪i角检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水准仪i角检测装置及检测方法，该装置包括滑动基座、操作平台、水准标尺、水准仪和横向伸缩杆；所述滑动基座的底部设有滚轮，所述水准标尺垂直地固定于滑动基座上；所述操作平台的底部设有滚轮，所述水准仪固定于操作平台上；所述横向伸缩杆水平设置，且横向伸缩杆的一端与所述滑动基座固定连接，横向伸缩杆的另一端与所述操作平台固定连接；所述滑动基座内置第一水平传感器，所述操作平台内置第二水平传感器；所述滑动基座和操作平台上分别设有配合使用的第一激光对准器和第二激光对准器。其测试过程简单，自动化控制，测试效率高，占用时间少，适于i角的快速校验，且测量精度高。

Description

一种水准仪i角检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于水准仪测量技术领域，尤其涉及一种水准仪i角检测装置及检测方法。

背景技术

水准仪是用于测量空间两点的水准高差的一种仪器。由于测试过程中，由于水准仪的望远镜视准轴并不能保持完全的水平，总会与水平面存在一个较小的夹角，称之为水准仪的i角。当i角为零时，不会造成测量误差，但通常i角均不为零，因而会造成测量误差，i角越大，所造成的误差越大。因而在测量前，需要调整水准仪的i角，使其在误差允许范围内。i角的测量有多种方法，但是，传统测量方法存在以下问题：测量方法复杂、i角的计算过程复杂，效率低，导致前期的i角调整浪费大量时间；由于i角会受到外界环境的影响而变化，如温度、湿度和震动等的影响，因而每隔一段时间甚至每次使用水准仪之前，均需要进行i角校验，传统的i角测量方式已不适于快速校验的方式。

发明内容

基于此，针对上述问题，本发明提出一种水准仪i角检测装置及检测方法，其测试过程简单，自动化控制，测试效率高，占用时间少，适于i角的快速校验，且测量精度高。

本发明的技术方案是：一种水准仪i角检测装置，包括滑动基座、操作平台、水准标尺、水准仪和横向伸缩杆；所述滑动基座的底部设有滚轮，所述水准标尺垂直地固定于滑动基座上；所述操作平台的底部设有滚轮，所述水准仪固定于操作平台上；所述横向伸缩杆水平设置，且横向伸缩杆的一端与所述滑动基座固定连接，横向伸缩杆的另一端与所述操作平台固定连接；所述滑动基座内置第一水平传感器，所述操作平台内置第二水平传感器；所述滑动基座和操作平台上分别设有配合使用的第一激光对准器和第二激光对准器。

其中，滑动基座和操作平台底部的滚轮，便于二者的移动搬运；横向伸缩杆的设计是为了控制滑动基座的移动距离和移动方向。i角的测试方法是：控制滑动基座分别移动至距操作平台不同距离的两个点，分别读出滑动基座上水准标尺的读数，利用这两个距离数据和水准标尺的两次读数，即可换算i角。第一水平传感器和第二水平传感器可分别实时测量滑动基座和操作平台的水平度，当二者均处于水平或是水平度在误差范围内时，才进行水准标尺的读数，避免滑动基座或是操作平台的微小倾斜造成的测量误差，增加了测量精度；可利用第一激光对准器和第二激光对准器判断滑动基座和操作平台是否在竖直向上有微小位移，当滑动基座和操作平台处于同一水平面时(即第一激光对准器和第二激光对准器发出的水平激光重合，二者在竖直向上无微小位移)，才进行水准标尺的读数，进一步增加了测量精度。

作为本发明的进一步改进，所述滑动基座内设有电机、控制电机的驱动控制模块、位移传感器以及第一无线通信模块；所述电机的输出轴与所述滑动基座底部的滚轮相连；所述驱动控制模块的信号输出端与所述电机的信号输入端相连，所述驱动控制模块、位移传感器、所述第一水平传感器以及所述第一激光对准器均与第一无线通信模块通信连接。

其中，通过电机自动控制滑动基座的移动，位移传感器用于实时测量滑动基座的位移。

作为本发明的进一步改进，所述操作平台上设有触摸显示屏，操作平台内置单片机和第二无线通信模块；所述第二无线通信模块、触摸显示屏、所述第二水平传感器以及所述第二激光对准器均与单片机通信连接；所述水准仪内置第三无线通信模块，第三无线通信模块与所述第二无线通信模块通信连接。

测试时，由第二水平传感器测试操作平台的水平度，调整操作平台的位置，使操作平台处于水平；由触摸显示屏预设滑动基座的位移，单片机接收该数据后转换成相应控制信号，通过无线通信模块发送给电机的驱动控制模块，以控制电机移动，位移传感器实时测试滑动基座的位移，第一水平传感器实时测试滑动基座的水平度，并将水平度数据回传至单片机；当滑动基座移动至预设位移时，由第一水平传感器测得的水平度数据判断其是否处于水平状态，并以第一激光对准器和第二激光对准器发出的激光是否重合判断滑动基座和操作平台是否处于同一水平面；若滑动基座处于水平状态，且滑动基座和操作平台处于同一水平面，则控制滑动基座停止移动，此时，水准仪测量水准标尺上的读数，否则，单片机控制滑动基座继续移动，直到滑动基座处于水平状态，且滑动基座和操作平台处于同一水平面，再停止移动进行读数；读数时精确到0.01毫米，水准仪将读取的读数通过第三无线通信模块发送至第二无线通信模块，进而发送给单片机。

作为本发明的进一步改进，该装置还包括纵向伸缩杆，所述纵向伸缩杆垂直地固定于所述操作平台上，所述水准仪固定于所述纵向伸缩杆上。纵向伸缩杆的设计，以便于水准仪高度的调节。

本发明还公开了基于上述水准仪i角检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、选取水平的测试平面，将所述滑动基座和操作平台置于该测试平面上；选取水平的测试平面，是为了提高i角的测试精度。在实际测试过程中，测试平面不可能做到完全水平，因而利用第二水平传感器测试操作平台的水平度，调整操作平台的位置，使操作平台处于水平状态。B、在所述触摸显示屏中输入位移a分米，所述单片机接收该数据后控制所述电机运行，使所述滑动基座移动a分米，利用所述水准仪读取此时水准标尺上的读数H1毫米；在移动过程中，位移传感器实时测试滑动基座的位移，并将测试的位移数据实时回传单片机，当滑动基座移动至规定位移a时，单片机控制滑动基座停止移动。

C、在所述触摸显示屏中输入位移b分米，所述单片机接收该数据后控制所述电机运行，使所述滑动基座移动b分米，利用所述水准仪读取此时水准标尺上的读数H2毫米；在移动过程中，位移传感器实时测试滑动基座的位移，并将测试的位移数据实时回传单片机，当滑动基座移动至规定位移b时，单片机控制滑动基座停止移动。

D、数据H1、H2和b均回传至单片机中，单片机根据如下公式计算水准仪的i角：

作为本发明的进一步改进，所述步骤B和步骤C中，所述滑动基座的移动方向在同一直线上。目的是提高i角的测试精度。

作为本发明的进一步改进，所述步骤B中，在读取H1之前，利用第一水平传感器测试滑动基座的水平度，并利用第一激光对准器和第二激光对准器发出的激光是否重合判断滑动基座和操作平台是否处于同一水平面，若滑动基座处于水平状态，且与操作平台处于同一水平面，才可进行读数；否则，继续控制滑动基座移动，直到滑动基座处于水平状态，且与操作平台处于同一水平面，才可进行读数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤C中，在读取H2之前，利用第一水平传感器测试滑动基座的水平度，并利用第一激光对准器和第二激光对准器发出的激光是否重合判断滑动基座和操作平台是否处于同一水平面，若滑动基座处于水平状态，且与操作平台处于同一水平面，才可进行读数；否则，继续控制滑动基座移动，直到滑动基座处于水平状态，且与操作平台处于同一水平面，才可进行读数，并记录其实际移动位移b”，此时，i角的计算公式如下：

本发明的有益效果是：

(1)整个测试过程自动化控制，测试方法简单有效，效率高，减小了i角检验过程占用时间，适用于i角的快速校验，加快工程进度；

(2)测试准确，测试精度高；

(3)滑动基座和操作平台底部的滚轮，便于二者的移动搬运；横向伸缩杆的设计便于控制滑动基座的移动距离和移动方向。

附图说明

图1是水准仪i角检测装置的结构示意图；

图2是水准仪i角检测装置的测试示意图；

图3是各电子器件的电路原理框图；

图4是水准仪i角检测装置的检测方法流程图；

附图标记说明：

10滑动基座，11滚轮，12电机，13驱动控制模块，14位移传感器，15第一无线通信模块，16第一水平传感器，17第一激光对准器，20操作平台，21触摸显示屏，22单片机，23第二无线通信模块，24第二水平传感器，25第二激光对准器，30水准标尺，40水准仪，41第三无线通信模块，50横向伸缩杆，60纵向伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，一种水准仪i角检测装置，包括滑动基座10、操作平台20、水准标尺30、水准仪40和横向伸缩杆50；所述滑动基座10的底部设有滚轮11，所述水准标尺30垂直地固定于滑动基座10上；所述操作平台20的底部设有滚轮11，所述水准仪40固定于操作平台20上；所述横向伸缩杆50水平设置，且横向伸缩杆50的一端与所述滑动基座10固定连接，横向伸缩杆50的另一端与所述操作平台20固定连接；所述滑动基座10内置第一水平传感器16，所述操作平台20内置第二水平传感器24；所述滑动基座10和操作平台20上分别设有配合使用的第一激光对准器17和第二激光对准器25。

其中，滑动基座10和操作平台20底部的滚轮11，便于二者的移动搬运；横向伸缩杆50的设计是为了控制滑动基座10的移动距离和移动方向。i角的测试方法是：控制滑动基座10分别移动至距操作平台20不同距离的两个点，分别读出滑动基座上水准标尺30的读数，利用这两个距离数据和水准标尺30的两次读数，即可换算i角。第一水平传感器16和第二水平传感器24可分别实时测量滑动基座10和操作平台20的水平度，当二者均处于水平或是水平度在误差范围内时，才进行水准标尺的读数，避免滑动基座10或是操作平台20的微小倾斜造成的测量误差，增加了测量精度；可利用第一激光对准器17和第二激光对准器25判断滑动基座10和操作平台20是否在竖直向上有微小位移，当滑动基座10和操作平台20处于同一水平面时(即第一激光对准器17和第二激光对准器25发出的水平激光重合，二者在竖直向上无微小位移)，才进行水准标尺的读数，进一步增加了测量精度。

如图3所示，在另一个实施例中，所述滑动基座10内设有电机12、控制电机12的驱动控制模块13、位移传感器14以及第一无线通信模块15；所述电机12的输出轴与所述滑动基座10底部的滚轮11相连；所述驱动控制模块13的信号输出端与所述电机12的信号输入端相连，所述驱动控制模块13、位移传感器14、所述第一水平传感器16以及所述第一激光对准器17均与第一无线通信模块15通信连接。

其中，通过电机12自动控制滑动基座10的移动，位移传感器14用于实时测量滑动基座10的位移。

在另一个实施例中，所述操作平台20上设有触摸显示屏21，操作平台20内置单片机22和第二无线通信模块23；所述第二无线通信模块23、触摸显示屏21、所述第二水平传感器24以及所述第二激光对准器25均与单片机22通信连接；所述水准仪40内置第三无线通信模块41，第三无线通信模块41与所述第二无线通信模块23通信连接。

测试时，由第二水平传感器24测试操作平台20的水平度，调整操作平台20的位置，使操作平台20处于水平；由触摸显示屏21预设滑动基座10的位移，单片机22接收该数据后转换成相应控制信号，通过无线通信模块发送给电机的驱动控制模块13，以控制电机12移动，位移传感器14实时测试滑动基座10的位移，第一水平传感器16实时测试滑动基座10的水平度，并将水平度数据回传至单片机22；当滑动基座10移动至预设位移时，由第一水平传感器16测得的水平度数据判断其是否处于水平状态，并以第一激光对准器17和第二激光对准器25发出的激光是否重合判断滑动基座10和操作平台20是否处于同一水平面；若滑动基座10处于水平状态，且滑动基座10和操作平台20处于同一水平面，则控制滑动基座10停止移动，此时，水准仪40测量水准标尺30上的读数，否则，单片机22控制滑动基座10继续移动，直到滑动基座10处于水平状态，且滑动基座10和操作平台20处于同一水平面，再停止移动进行读数；读数时精确到0.01毫米，水准仪40将读取的读数通过第三无线通信模块41发送至第二无线通信模块23，进而发送给单片机22。

在另一个实施例中，该装置还包括纵向伸缩杆60，所述纵向伸缩杆60垂直地固定于所述操作平台20上，所述水准仪40固定于所述纵向伸缩杆60上。纵向伸缩杆60的设计，以便于水准仪高度的调节。

如图4所示，本发明还公开了基于上述水准仪i角检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、选取水平的测试平面，将所述滑动基座10和操作平台20置于该测试平面上；选取水平的测试平面，是为了提高i角的测试精度。在实际测试过程中，测试平面不可能做到完全水平，因而利用第二水平传感器24测试操作平台20的水平度，调整操作平台20的位置，使操作平台20处于水平状态。B、在所述触摸显示屏21中输入位移a分米，所述单片机22接收该数据后控制所述电机12运行，使所述滑动基座10移动a分米，利用所述水准仪40读取此时水准标尺30上的读数H1毫米；在移动过程中，位移传感器14实时测试滑动基座10的位移，并将测试的位移数据实时回传单片机22，当滑动基座10移动至规定位移a时，单片机22控制滑动基座10停止移动。

C、在所述触摸显示屏21中输入位移b分米，所述单片机2接收该数据后控制所述电机12运行，使所述滑动基座10移动b分米，利用所述水准仪40读取此时水准标尺30上的读数H2毫米；在移动过程中，位移传感器14实时测试滑动基座10的位移，并将测试的位移数据实时回传单片机22，当滑动基座10移动至规定位移b时，单片机22控制滑动基座10停止移动。

D、数据H1、H2和b均回传至单片机22中，单片机22根据如下公式计算水准仪的i角：

在另一个实施例中，所述步骤B和步骤C中，所述滑动基座10的移动方向在同一直线上。目的是提高i角的测试精度。

在另一个实施例中，所述步骤B中，在读取H1之前，利用第一水平传感器16测试滑动基座10的水平度，并利用第一激光对准器17和第二激光对准器25发出的激光是否重合判断滑动基座10和操作平台20是否处于同一水平面，若滑动基座10处于水平状态，且与操作平台20处于同一水平面，才可进行读数；否则，继续控制滑动基座10移动，直到滑动基座10处于水平状态，且与操作平台20处于同一水平面，才可进行读数。

在另一个实施例中，所述步骤C中，在读取H2之前，利用第一水平传感器16测试滑动基座10的水平度，并利用第一激光对准器17和第二激光对准器25发出的激光是否重合判断滑动基座10和操作平台20是否处于同一水平面，若滑动基座10处于水平状态，且与操作平台20处于同一水平面，才可进行读数；否则，继续控制滑动基座10移动，直到滑动基座10处于水平状态，且与操作平台20处于同一水平面，才可进行读数，并记录其实际移动位移b”，此时，i角的计算公式如下：

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水准仪i角检测装置，其特征在于：包括滑动基座、操作平台、水准标尺、水准仪和横向伸缩杆；所述滑动基座的底部设有滚轮，所述水准标尺垂直地固定于滑动基座上；所述操作平台的底部设有滚轮，所述水准仪固定于操作平台上；所述横向伸缩杆水平设置，且横向伸缩杆的一端与所述滑动基座固定连接，横向伸缩杆的另一端与所述操作平台固定连接；所述滑动基座内置第一水平传感器，所述操作平台内置第二水平传感器；所述滑动基座和操作平台上分别设有配合使用的第一激光对准器和第二激光对准器。

2.根据权利要求1所述的水准仪i角检测装置，其特征在于：所述滑动基座内设有电机、控制电机的驱动控制模块、位移传感器以及第一无线通信模块；所述电机的输出轴与所述滑动基座底部的滚轮相连；所述驱动控制模块的信号输出端与所述电机的信号输入端相连，所述驱动控制模块、位移传感器、所述第一水平传感器以及所述第一激光对准器均与第一无线通信模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的水准仪i角检测装置，其特征在于：所述操作平台上设有触摸显示屏，操作平台内置单片机和第二无线通信模块；所述第二无线通信模块、触摸显示屏、所述第二水平传感器以及所述第二激光对准器均与单片机通信连接；所述水准仪内置第三无线通信模块，第三无线通信模块与所述第二无线通信模块通信连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的水准仪i角检测装置，其特征在于：该装置还包括纵向伸缩杆，所述纵向伸缩杆垂直地固定于所述操作平台上，所述水准仪固定于所述纵向伸缩杆上。

5.一种基于权利要求3所述水准仪i角检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选取水平的测试平面，将所述滑动基座和操作平台置于该测试平面上；

B、在所述触摸显示屏中输入位移a分米，所述单片机接收该数据后控制所述电机运行，使所述滑动基座移动a分米，利用所述水准仪读取此时水准标尺上的读数H1毫米；

C、在所述触摸显示屏中输入位移b分米，所述单片机接收该数据后控制所述电机运行，使所述滑动基座移动b分米，利用所述水准仪读取此时水准标尺上的读数H2毫米；

D、由如下公式计算水准仪的i角：

$i=acr\tan (\frac{|H1-H2|}{b}\×{10}^{-2}).$

6.根据权利要求5所述的水准仪i角检测装置的i角检测方法，其特征在于：所述步骤B和步骤C中，所述滑动基座的移动方向在同一直线上。