CN111121602A - 一种手持式垂直度检测设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手持式垂直度检测设备和方法，所述设备包括外壳、显示模块、处理模块、倾角传感器和为整个设备供电的电源，所述外壳的一面连接有三个凸起点，三个所述凸起点不在同一条直线上，所述外壳上连接有所述凸起点的一面的对立面设有把手，所述凸起点为压力传感器，该压力传感器分别连接所述外壳和处理模块。与现有技术相比，本发明能测得形状不规则的竖向构件的垂直度，可实现手持测量，具有使用方便，检测精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及垂直度检测领域，尤其是涉及一种手持式垂直度检测设备和方法。
背景技术
根据《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016关于预制构件安装尺寸允许偏差的规定，对于墙、柱等竖向构件，当高度h≤6m时，其垂直度允许偏差为5mm；当h>6m时，允许偏差为10mm。
目前，规范所建议的检验方法是经纬仪法或吊线、尺量等。经纬仪法所需的操作空间大，不适用于施工现场；吊线法容易受到外界干扰，测量误差较大；且构件表面相对竖直方向的倾斜角度和平整度均会对这两种方法的测量精度产生影响。而传统的倾角仪有仪器难以安装固定、仪器垂直度难以保证、接线复杂、难以测得形状不规则的竖向构件的垂直度等缺点。
公开号为CN203587100U的实用新型公开了一种垂直度检测装置，包括倾角传感器、单片机、液晶显示器、开关、指示灯和电源，系统工作时，将装置背面贴靠在物体侧面上，倾角传感器对物体偏移竖直方向的角度数据进行采集，通过单片机对测得的数据进行处理并实时显示，勘测工作者或者机械加工人员进行测量工作时，需将装置背面贴靠在物体侧面上，物体相对于竖直方向的角度就会显示在显示器上。
该垂直度检测装置通过人工将装置背面贴靠在物体侧面上，然后经过倾角传感器的处理获取垂直度检测结果，但仅靠人工将装置背面贴靠在物体侧面是否能完全贴靠，得不到保证，并且难以测得形状不规则的竖向构件的垂直度，因此该垂直度检测装置的可靠性低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测简单方便、保证检测设备完全贴靠被测物体表面、能测得形状不规则的竖向构件的垂直度的手持式垂直度检测设备和方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种手持式垂直度检测设备，包括外壳、显示模块、处理模块、倾角传感器和为整个设备供电的电源，所述外壳的一面连接有三个凸起点，三个所述凸起点不在同一条直线上，所述外壳上连接有所述凸起点的一面的对立面设有把手。
手持式垂直度检测设备的测量原理为：
三点确定一个平面，检测设备外壳上的三个凸起点与构件表面接触，可认为检测设备与构件表面平行；
当测量预制构件的垂直度时，预制构件可视为一个刚体，可以通过测量一点的垂直度偏差来得到整个构件的垂直度偏差，即认为构件各个表面各个位置相对竖直方向的倾角与垂直度检测设备读数的差值相等。
进一步地，所述凸起点为压力传感器，该压力传感器分别连接所述外壳和处理模块。
进一步地，所述凸起点呈圆台状，所述凸起点面积较大的一端连接所述外壳，面积较小的一端用于接触被测物体。
进一步地，所述凸起点通过螺纹连接所述外壳。凸起点面积较大的一侧端部设有螺纹，与外壳底部预留的圆孔螺纹一致，可旋紧组装成一体。
进一步地，所述倾角传感器的精度为±0.001度。
进一步地，所述处理模块包括设置在所述外壳内的通讯单元和位于所述外壳外的处理单元，所述通讯单元无线连接所述处理单元。
进一步地，所述倾角传感器和所述电源设置在所述外壳内，所述显示模块包括显示屏和内部电路板，所述显示屏连接在所述外壳表面，所述内部电路板设置在所述外壳内，所述倾角传感器分别连接所述内部电路板和所述通讯单元。
进一步地，所述电源为锂电池，该锂电池可拆卸连接在所述外壳内，所述锂电池为整个装置供电。
本发明还提供一种采用上述的手持式垂直度检测设备的垂直度检测方法，包括以下步骤：
预制构件初装步骤：将预制构件放置到位，完成初装；
垂直度检测步骤：通过把手带动手持式垂直度检测设备接触预制构件表面，使得三个凸起点接触预制构件表面，然后处理器模块接收倾角传感器的输出值，并将垂直度实测结果显示到显示模块中。
本发明还提供一种采用上述的手持式垂直度检测设备的垂直度检测方法，包括以下步骤：
预制构件初装步骤：将预制构件放置到位，完成初装；
垂直度检测步骤：通过把手带动手持式垂直度检测设备接触预制构件表面，使得三个压力传感器检测到压力值，然后处理器模块接收倾角传感器的输出值，并将垂直度实测结果显示到显示模块中。
具体地，当凸起点与构件接触产生压力时，会通过压力传感器和导线将力信号转化为电信号，传输到处理器模块中，显示模块中分别显示三个凸起点是否与构件接触，从而通过调整手持的位置和力度使得三个凸起点均与构件接触。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明手持式垂直度检测设备，在使用时仅需抓住把手带动手持式垂直度检测设备接触被测构件，并使得三个凸起点均与被测构件接触即可，解决了现有倾角仪安装复杂、测量不便等问题，操作简单，精度可达±0.001度。
(2)本发明手持式垂直度检测设备，将电源、倾角传感器、通讯单元、显示模块做成一个整体，降低了现场布线和读数的难度，可以实现手持测量。
(3)本发明手持式垂直度检测设备外壳的三个凸起点，采用压力传感器与通讯单元和APP相连，从而判断各凸起点是否与构件外表面接触；当各凸起点均与构件表面接触时，即认为检测设备与构件表面平行，避免了检测设备和构件面与面接触时不能很好地贴合在一起的问题。
(4)本发明手持式垂直度检测方法，通过平板电脑或手机APP扫描构件二维码，能够即刻获取构件的基本信息，并且通过通讯单元与检测设备相连，能够触发检测设备开始测量。
(5)本发明手持式垂直度检测方法，通过APP内置算法自动算得构件的垂直度限值，再用检测设备返回的实测倾角数据减去构件表面相对竖直方向的倾角，得到构件的垂直度，与垂直度限值作比较，自动给出合格与否的判断，使得整个测量和判断的过程更加智能化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的手持式垂直度检测设备的测量原理图；
图2为本发明实施例提供的手持式预制混凝土构件垂直度检测设备的第一立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的手持式预制混凝土构件垂直度检测设备的第二立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的手持式预制混凝土构件垂直度检测设备的内部组成及数据传输示意图；
图5为本发明实施例提供的手持式预制混凝土构件垂直度检测设备实测时的立体结构示意图；
图6为本发明实施例提供的手持式预制混凝土构件垂直度检测设备的测量方法的步骤流程示意图；
图中，1、预制构件，2、外壳，3、显示屏，4、把手，5、电源开关，6、凸起点，7、内部电路板，8、电源，9、通讯单元，91、4G网络，92、平板电脑或手机APP，10、倾角传感器，11、手持式垂直度检测设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1至3所示，本实施例为一种手持式垂直度检测设备11，用于检测混凝土预制构件1的垂直度，手持式垂直度检测设备包括外壳2，外壳2的一面连接有把手4，另一面连接有凸起点6，外壳2侧面连接有电源开关5；外壳2内部连接有电源8、处理模块和倾角传感器10，手持式垂直度检测设备11还包括显示模块。
处理模块包括设置在外壳2内的通讯单元9和位于外壳2外的处理单元，本实施例中处理单元为平板电脑或手机APP92，通讯单元9无线连接平板电脑或手机APP92。
下面对各部件进行具体介绍：
外壳2：外壳2为塑料外壳，为长方体，质轻且坚硬。
把手4：把手4为U形把手。
凸起点6：外壳2的一面设有三个凸起点6，凸起点6采用金属制成，可保证与构件接触时不变形，呈圆台状，面积较小的一侧与构件接触，面积较大的一侧端部设有螺纹，与外壳2底部预留的圆孔螺纹一致，可旋紧组装成一体；凸起点6为一压力传感器，端部旋进检测设备11内部，与电源8和通讯单元9通过导线相连，可将力信号转化为电信号输出。
显示模块：如图4所示，显示模块包括连接在外壳2表面的显示屏3和连接在外壳2内部的内部电路板7，该内部电路板7连接显示屏3，显示屏3上直接显示读数，简洁明了。
电源8：电源8采用锂电池，由外壳2上的电源开关5控制，可拆卸和充电，方便更换和循环使用，避免现场外接电源的麻烦。
通讯单元9：通讯单元9采用4G网络91，可与平板电脑或手机APP92相连，实现数据的无线传输，便于数据的收集和统计。
倾角传感器10：倾角传感器10用于测量构件表面相对竖直方向的倾角，量程的最优方案为±90度，精度的最优方案为±0.001度，能实现高精度测量。本实施例中倾角传感器采用AVT2100T双轴倾角传感器-数字型，精度达±0.001度，量程达±30度。
内部电路板7、电源8、通讯单元9和倾角传感器10通过导线相互连接，均放置于所述塑料外壳2中，便于携带和运输，也避免了现场接线复杂困难的问题；具体地，电源8分别连接内部电路板7、通讯单元9和倾角传感器10，倾角传感器10分别连接内部电路板7和通讯单元9。
本实施例手持式垂直度检测设备11的检测原理如下：
三点确定一个平面，检测设备外壳2上的三个凸起点6与构件表面接触，可认为检测设备与构件表面平行；
如图1和5所示，预制构件1可视为一个刚体，可以通过测量一点的垂直度偏差来得到整个构件的垂直度偏差，即认为构件各个表面相对竖直方向的倾角α0、β0、γ0与垂直度检测设备读数α、β、γ的差值Δα、Δβ、Δγ相等。因此，可以通过测任意一个表面的垂直度偏差来得到整个试件的垂直度偏差。
如图6所示，本实施例还提供一种采用上述手持式垂直度检测设备11的垂直度检测方法，包括以下步骤：
步骤一：将预制构件1吊装到位，初装完成；
步骤二：打开电源开关5，手握U形把手4，将检测设备外壳2的三个凸起点6与预制构件1的表面接触；
步骤三：通过平板电脑或手机APP92下达测量命令，触发检测设备11自动读数，读数通过显示屏3显示，并通过通讯单元9返回数据到平板电脑或手机APP92；
步骤四：平板电脑或手机APP92根据检测设备11返回的倾角数据进行自动判断，若符合规范要求，则显示合格；若不符合规范要求，则不显示合格，需要调整构件1的位置，重新测读，直到满足要求为止。
下面对各步骤进行具体介绍：
步骤一中预制构件1表面贴有二维码，扫码可得构件的编号、尺寸和各面相对竖直方向的倾角等信息。
步骤二中当凸起点6与构件1接触产生压力时，会通过压力传感器和导线将力信号转化为电信号，再通过通讯单元9输出结果到平板电脑或手机APP92，平板电脑或手机APP92中分别显示三个凸起点6是否与构件1接触，从而通过调整手持的位置和力度使得三个凸起点6均与构件1接触。
步骤三中先通过平板电脑或手机APP92扫描构件1上的二维码，得到构件1的基本信息(长、宽、高和各面相对竖直方向的倾角α0、β0、γ0)，再点击平板电脑或手机APP92上的“开始测量”按钮，触发检测设备11读数；此外，平板电脑或手机APP92中内置构件垂直度允许偏差计算算法，可根据构件1的尺寸和规范要求自动计算出垂直度允许偏差(角度)。
步骤四中平板电脑或手机APP92会通过内置算法自动用返回的倾角数据α、β或γ(角度)减去构件1表面相对竖直方向的倾角α0、β0或γ0，用两者的差值Δα、Δβ或Δγ与步骤三中算得的垂直度允许偏差作比较，从而进行合格与否的判断。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，不同点在于，本实施例中凸起点6不是压力传感器，为一圆台状金属块。
采用本实施例手持式垂直度检测设备11的垂直度检测方法，包括以下步骤：
预制构件初装步骤：将预制构件1吊装到位，完成初装；
垂直度检测步骤：通过把手带动手持式垂直度检测设备11接触预制构件1表面，使得三个凸起点6接触预制构件1表面，然后处理模块中的通讯单元9接收倾角传感器10的输出值，并传输给平板电脑或手机APP92，并将垂直度实测结果显示到显示屏3上。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种手持式垂直度检测设备，包括外壳、显示模块、处理模块、倾角传感器和为整个设备供电的电源，其特征在于，所述外壳的一面连接有三个凸起点，三个所述凸起点不在同一条直线上，所述外壳上连接有所述凸起点的一面的对立面设有把手。
2.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述凸起点为压力传感器，该压力传感器分别连接所述外壳和处理模块。
3.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述凸起点呈圆台状，所述凸起点面积较大的一端连接所述外壳，面积较小的一端用于接触被测物体。
4.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述凸起点通过螺纹连接所述外壳。
5.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述倾角传感器的精度为±0.001度。
6.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述处理模块包括设置在所述外壳内的通讯单元和位于所述外壳外的处理单元，所述通讯单元无线连接所述处理单元。
7.根据权利要求6所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述倾角传感器和所述电源设置在所述外壳内，所述显示模块包括显示屏和内部电路板，所述显示屏连接在所述外壳表面，所述内部电路板设置在所述外壳内，所述倾角传感器分别连接所述内部电路板和所述通讯单元。
8.根据权利要求1所述的一种手持式垂直度检测设备，其特征在于，所述电源为锂电池，该锂电池可拆卸连接在所述外壳内，所述锂电池为整个装置供电。
9.一种采用如权利要求1所述的手持式垂直度检测设备的垂直度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
预制构件初装步骤：将预制构件放置到位，完成初装；
垂直度检测步骤：通过把手带动手持式垂直度检测设备接触预制构件表面，使得三个凸起点接触预制构件表面，然后处理器模块接收倾角传感器的输出值，并将垂直度实测结果显示到显示模块中。
10.一种采用如权利要求2所述的手持式垂直度检测设备的垂直度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
预制构件初装步骤：将预制构件放置到位，完成初装；
垂直度检测步骤：通过把手带动手持式垂直度检测设备接触预制构件表面，使得三个压力传感器检测到压力值，然后处理器模块接收倾角传感器的输出值，并将垂直度实测结果显示到显示模块中。
Priority Applications (1)
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| CN201911332355.XA CN111121602A (zh) | 2019-12-22 | 2019-12-22 | 一种手持式垂直度检测设备和方法 |
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Publications (1)
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|---|---|
| CN111121602A true CN111121602A (zh) | 2020-05-08 |
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|---|---|
| CN (1) | CN111121602A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114320277A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 同济大学 | 一种可检测钻孔灌注桩钻杆垂直度的钻杆及检测系统 |
-
2019
- 2019-12-22 CN CN201911332355.XA patent/CN111121602A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114320277A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-12 | 同济大学 | 一种可检测钻孔灌注桩钻杆垂直度的钻杆及检测系统 |
| CN114320277B (zh) * | 2021-12-14 | 2024-04-26 | 同济大学 | 一种可检测钻孔灌注桩钻杆垂直度的钻杆及检测系统 |
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