CN112284301B - 带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，包括：定位机构、自定位反射棱镜、中控处理器和激光铅垂仪。本发明通过桩管底部自定位反射棱镜中直角棱镜反射激光铅垂仪输出的激光；在底盘上表面周边均匀设置有多个定位机构，用以将直角棱镜定位在桩管内的圆心处；通过测量反射至定位接收器光斑的坐标以测定桩底的坐标，能够快速且准确地判定桩的垂直度是否符合规范要求，从而有效提高了所述系统的垂直度检测效率。

Description

带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统

技术领域

本发明涉及地桩支撑柱测定技术领域，尤其涉及一种带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统。

背景技术

在工程施工中，一般从地面向下开挖到基础底部，在底部做好基础，再向上逐层盖楼直至楼层顶部，这种施工流程和方式为顺做法。

有时，由于周边建筑物和环境的影响，如果直接开挖基础会使周边建筑物和基坑支护结构变形甚至坍塌，造成不可挽回的经济损失和不良社会影响，为此，需先做地面的首层楼板结构以及用于横向支撑基坑周边的支护结构系统，并预留出向下施工的出土洞口；然后，从预留洞口向下逐层施工，做柱子和楼板，直至基础底板。这种施工流程和方式为逆做法。

逆作法是一种超常规的施工方法，一般是在深基础、地质复杂、地下水位高等特殊情况下采用。先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后开挖土方至第一层地下室底面标高，并完成该层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。

在逆作法施工中，首要的任务是把竖向支撑结构打到基础底板一下，做为将来的支撑结构，一般是钢格构柱，或钢圆管柱。这些竖向支撑结构做为建筑物的的支撑柱，要求定位准确，为了保证桩底定位精度，以往，在挖孔到桩底位置时，在地面“柱中心”位置安置激光铅垂仪向下打出铅垂的激光束，然后派人到深孔底部安放倒椎型定位器，定位器中心与激光束重合即可，并固定住。当桩头的椎型头插入到底时，自动与定位器啮合，从而准确定位。

当钢管柱安装到位时，地面上仅露出“工具段”的2/3长度。仅通过“工具段”的2/3长度的中心位置和垂直度来推算下部钢管柱的位置，下埋的钢管柱长度是“工具段”长度的5倍，如果工具段有1cm的倾斜，桩底可能就有5cm的偏差。由于桩底埋在地下，人们只能推算。为此，直接测定桩底的位置偏差，就需要特别制作的工具和装置，而柱底中心位于地下20米至40米，如果半径2cm的反光片做为中心标志，在黑暗的桩底，用手电筒照明，凭肉眼观察，很难以看清中心标志，激光铅垂仪无法对准中心标志，就不能测定其坐标，就不能准确检测桩的偏差和垂直度。

同时，由于在对不同建筑进行施工时，选用的支撑结构长度不同从而导致在出现相同的偏差值时，不通长度的支撑柱倾斜度会存在不同，而现有技术中的垂直度检测设备中的偏差值标准单一，无法根据支撑柱的长度灵活调节判定标准，因此在对支撑柱的倾斜度进行判断时常常会出现错判和误判的情况，从而导致现有技术中的支撑柱垂直度检测效率低下。

发明内容

为此，本发明提供一种带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，用以克服现有技术中无法根据支撑柱长度调节垂直度检测标准导致的支撑柱垂直度检测效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，包括：

定位机构，其设置在桩管上方，用以装载激光铅垂仪；

激光铅垂仪，其设置在所述定位机构上，用以向桩管内发射激光束以标示预设安装位置；

自定位反射棱镜，其设置在所述桩管底部，自定位反射棱镜包括一圆盘状底盘，在底盘上表面圆心处设有直角棱镜，用以反射所述激光铅垂仪输出的激光；在底盘上表面周边均匀设置有多个定位机构，用以将直角棱镜定位在桩管内的圆心处；

中控处理器，其分别与所述激光铅垂仪、自定位反射棱镜中的各定位机构以及定位机构中的自适应定位块相连，用以通过检测定位机构与桩管侧壁间的压力判定自定位反射棱镜是否完成，通过调节自适应定位块的位置以将定位机构移动至指定位置、通过检测支撑柱桩心与预设安装位置之间的偏差值并根据偏差值判定支撑柱的垂直度是否符合设计要求。

进一步地，所述单个定位机构包括：

定位支架，其固定在所述底盘上表面，用以装载定位机构中的部件；

推杆，其设置在所述定位支架侧面，用以对所述自定位反射棱镜进行定位，各推杆推出的最大长度相同；

定位电机，其设置在所述定位支架侧面，用以驱动所述推杆运动；

信号接收器，用以检测所述推杆受到的压力；

所述中控处理器中设有预设压力值f0，当所述自定位反射棱镜进行定位时，各所述定位电机控制对应的推杆启动，各对应的所述信号接收器实时检测各推杆在推进过程中推杆端部受到的压力f并将检测值输送至中控处理器，当f=f0时，中控处理器向信号接收器发送停止指令，信号接收器控制定位电机停止运行以使推杆伸出指定长度以完成对直角棱镜的定位。

进一步地，所述定位机构包括：

上托盘，在上托盘上设有定位接收器，在上托盘上设有定位设备连接器，用以固定所述定位接收器；在安装所述系统时，将所述定位接收器设置在所述定位设备连接器上以使所述定位接收器固定在所述上托盘上；

下托盘，其设置在所述上托盘下方，用以装载激光铅垂仪；在下托盘表面正中开设有铅垂仪连接孔，用以使激光铅垂仪输出的激光束输出至桩管，在安装所述激光铅垂仪时，先将激光铅垂仪的激光输出端口设置在所述铅垂仪连接孔内，设置完成后对激光铅垂仪进行固定以将激光铅垂仪设置在下托盘上；

多根连接杆，各连接杆长度相同且各杆两端分别与所述上托盘和所述下托盘相连，用以将上托盘固定在所述下托盘上方的指定位置；

四根十字架，各十字架分别设置在所述下托盘侧壁且各相邻十字架之间的夹角为九十度，在各十字架远离下托盘一端的下表面分别设有自适应定位块，各自适应定位块在与对应的所述十字架的连接处设有驱动器，用以驱动自适应定位块在对应十字架上沿轴向移动以将所述铅垂仪连接孔定位至所述桩管中心处。

进一步地，各所述自适应定位块远离所述下托盘的一侧设有与所述中控处理器相连的压力传感器，用以检测自适应定位块是否贴合在桩管内壁上；各所述自适应定位块靠近下托盘的一侧设有与所述中控处理器相连的距离检测器，用以分别检测对应的自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离；

在使用所述系统时，将支撑机构放置在所述桩管端部，各所述十字架远离所述下托盘端部的部分下表面与桩管端面接触，各所述自适应定位块均设置在桩管内，中控处理器先控制各所述自适应定位块沿所述十字架轴向移动以使各自适应定位块贴合在桩管内壁上，贴合完成时，中控处理器控制各所述距离检测器检测各所述自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离，中控处理器根据检测结果调节各自适应定位块与对应十字架之间的相对位置以使所述定位机构相对于所述桩管进行移动直至所述铅垂仪连接孔位于桩管圆心处。

进一步地，所述自适应定位块包括：

第一自适应定位块；

与所述第一自适应定位块相邻的第二自适应定位块；

与所述第一自适应定位块相对的第三自适应定位块；

与所述第二自适应定位块相对的第四自适应定位块。

进一步地，在将所述支撑机构放置在所述桩管端部时，所述中控处理器会检测各所述自适应定位块上对应的压力传感器承受的压力值F1，F2，F3，F4，并根据Fi的实际值判定对应的自适应定位块是否贴合在所述桩管侧壁上，i=1，2，3，4：

当Fi=0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块未贴合在桩管内壁，中控处理器控制第i自适应定位块向远离所述下托盘的方向移动；

当Fi＞0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块贴合在桩管内壁；

当中控处理器判定各所述自适应定位块均贴合在桩管内壁时，各所述自适应定位块上的距离检测器会分别检测对应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离L1，L2，L3，L4并根据检测结果调节各自适应定位块的位置：

当L1＞L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L1＜L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L2＞L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L2＜L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L1=L3且L2=L4时，中控处理器判定下托盘定位完成，启动所述激光铅垂仪以安装支撑柱并在支撑柱安装完成时使用定位接收器检测支撑柱的垂直度。

进一步地，所述中控处理器中设有预设柱长矩阵H0和预设垂直度矩阵C0；

对于预设柱长矩阵H0，H0（H1，H2，H3，H4），其中，H1为第一预设柱长，H2为第二预设柱长，H3为第三预设柱长，H4为第四预设柱长；

对于预设垂直度矩阵C0，C0（C1，C2，C3，C4），其中，C1为第一预设垂直度，C2为第二预设垂直度，C3为第三预设垂直度，C4为第四预设垂直度；

在使用所述系统前，预先检测支撑柱长度H，中控检测器会将H与H0中的各项参数进行比对：

当H≤H1时，中控处理器从C0矩阵中选取C1作为支撑柱的预设垂直度；

当H1＜H≤H2时，中控处理器从C0矩阵中选取C2作为支撑柱的预设垂直度；

当H2＜H≤H3时，中控处理器从C0矩阵中选取C3作为支撑柱的预设垂直度；

当H3＜H≤H4时，中控处理器从C0矩阵中选取C4作为支撑柱的预设垂直度；

当中控处理器确定预设垂直度Ci时，i=1，2，3，4，将所述支撑柱设置在所述桩管内的指定位置，将所述系统设置在桩管端面，中控处理器在将所述下托盘定位完成后启动所述自定位反射棱镜以检测支撑柱柱底实际位置与预设安装位置之间的偏差值d，中控处理器在检测到d后计算支撑柱的实际垂直度C，C=d/H；

当所述中控处理器计算出支撑柱的实际垂直度C时，中控处理器将C与对应的预设垂直度Ci进行比对：

当C＞Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度超出预设的设计要求，中控处理器发出警报以使工作人员重新设置支撑柱；

当C≤Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度符合预设的设计要求。

进一步地，所述连接杆的数量为四根。

进一步地，所述系统使用卫星定位接收机替换所述定位接收器以检测支撑柱的中心是否安装到设计位置。

进一步地，所述系统应用于竖向结构的安装过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明在桩管底部设置自定位反射棱镜通过直角棱镜反射激光铅垂仪输出的激光；在底盘上表面周边均匀设置有多个定位机构，用以将直角棱镜定位在桩管内的圆心处；通过测量反射至定位接收器光斑的坐标以测定桩底的坐标，能够快速且准确地判定桩的垂直度是否符合规范要求，从而有效提高了所述系统的垂直度检测效率。

同时，本发明通过使用中控处理器，使中控处理器能够根据支撑柱的长度选取对应的偏差值作为判定支撑柱垂直度的检测标准，从而使所述系统在对不同长度的支撑柱垂直度进行检测时，均能够以指定的检测标准进行判定，从而提高了所述系统对支撑柱垂直度的检测效率。

进一步地，所述定位机构通过设置上托盘、下托盘和十字架以分别装载定位接收器、激光铅垂仪和自适应定位块，通过中控处理器将定位接收器分别与激光铅垂仪和自适应定位块以完成对系统的定位和测量，使用一体化的系统，能够进一步提高对支撑柱垂直度的检测效率。

进一步地，各所述自适应定位块中分别设有压力传感器和距离检测器，通过使用压力传感器判定自适应定位块是否贴合在桩管侧壁，通过使用距离检测器以判定所述下托盘是否位于指定位置，从而使系统能够快速进行对支撑柱的检测，进一步提高了所述系统对支撑柱垂直度的检测效率。

进一步地，所述中控处理器会将相对设置的两自适应定位块分为一组，通过检测各组中的自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离，当两自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离相同时，中控处理器判定该组自适应定位块所处方向定位完成，当两组自适应定位块所处方向均定位完成时，中控处理器判定所述系统定位完成。所述系统通过从相互垂直的两个方向上分别判定系统所处位置从而完成对系统快速且精准的定位以便于所述系统对支撑柱的垂直度进行检测，进一步提高了所述系统的检测效率。

进一步地，所述中控处理器中设有预设柱长矩阵H0和预设垂直度矩阵C0，在使用所述系统时，先测量支撑柱的实际长度H，并将H与H0矩阵中的各项参数进行对比，根据对比结果从C0矩阵中选取对应的预设垂直度作为检测标准，从而使所述系统在对不通长度的支撑柱时均能够快速的选取针对该长度支撑柱的预设判定标准，从而完成对不通长度支撑柱的针对性检测，进一步提高了所述系统的检测效率。

进一步地，本发明所述系统中设有四根连接杆，通过使用连接杆对上托盘进行固定，能够将上托盘固定在指定位置，从而将所述定位接收器固定在指定位置，提高了所述系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述装载有激光铅垂仪的定位机构的结构示意图；

图2为本发明所述定位机构的的结构示意图；

图3为本发明所述自定位反射棱镜的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图3所示，本发明所述带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统包括定位机构、自定位反射棱镜7、中控处理器（图中未画出）和激光铅垂仪5。其中，所述定位机构设置在桩管上方，用以装载激光铅垂仪5。

所述中控处理器分别与所述激光铅垂仪5以及所述定位机构中的自适应定位块相连，用以通过调节自适应定位块的位置以将定位机构移动至指定位置、通过检测支撑柱桩心与预设安装位置之间的偏差值并根据偏差值判定支撑柱的垂直度是否符合设计要求。所述激光铅垂仪5设置在所述定位机构上，用以向桩管内发射激光束以标示预设安装位置。

在使用所述系统时，先将支撑柱（图中未画出）安装至桩管内部，在安装完成时，将所述系统设置在所述桩管上方，中控处理器会将所述定位机构调节至指定位置，调节完成后，所述激光铅垂仪5竖直向下输出激光束以在桩管底部标记预设安装位置，所述自定位反射棱镜7将激光束反射至定位接收器6以判定所述支撑柱的实际安装位置，中控处理器根据预设安装位置与实际安装位置之间的偏差值以及支撑柱的长度以对支撑柱的垂直度进行检测。可以理解的是，本发明所述系统可以对桩管中安装完成的支撑柱的垂直度进行检测，也可应用于竖向结构的支撑柱在安装过程中的垂直度的检测，只要满足所述系统能够达到其指定的工作状态即可。当然，所述系统在测定支撑柱的实际安装位置时可以选用定位接收器6，也可以选用卫星定位接收机或其他设备，只要满足所述设备能够准确检测支撑柱的实际安装位置即可。

具体而言，本发明所述自定位反射棱镜7设置在所述桩管底部，自定位反射棱镜7包括一圆盘状底盘71，在底盘71上表面圆心处设有直角棱镜72，用以反射所述激光铅垂仪5输出的激光；在底盘71上表面周边均匀设置有多个定位机构73，用以将直角棱镜72定位在桩管内的圆心处；单个定位机构73包括：

定位支架731，其固定在所述底盘上表面，用以装载定位机构中的部件；

推杆732，其设置在所述定位支架侧面，用以对所述自定位反射棱镜进行定位，各推杆推出的最大长度相同；

定位电机733，其设置在所述定位支架侧面，用以驱动所述推杆运动；

信号接收器734，用以检测所述推杆受到的压力；

所述中控处理器中设有预设压力值f0，当所述自定位反射棱镜7进行定位时，各所述定位电机733控制对应的推杆732启动，各对应的所述信号接收器734实时检测各推杆732在推进过程中推杆732端部受到的压力f并将检测值输送至中控处理器，当f=f0时，中控处理器向信号接收器734发送停止指令，信号接收器734控制定位电机731停止运行以使推杆732伸出指定长度以完成对直角棱镜72的定位。

具体而言，本发明所述定位机构包括上托盘1、连接杆2、下托盘3和十字架4。其中，所述上托盘1上设有定位接收器6，在上托盘1上设有定位设备连接器11，用以固定所述定位接收器6；在安装所述系统时，将所述定位接收器6设置在所述定位设备连接器11上以使所述定位接收器6固定在所述上托盘1上。所述下托盘3设置在所述上托盘1下方，用以装载激光铅垂仪5；在下托盘3表面正中开设有铅垂仪连接孔31，用以使激光铅垂仪5输出的激光束输出至桩管，在安装所述激光铅垂仪5时，先将激光铅垂仪5的激光输出端口设置在所述铅垂仪连接孔31内，设置完成后对激光铅垂仪5进行固定以将激光铅垂仪5设置在下托盘3上。所述连接杆2包括多根杆，各连接杆2长度相同且各连接杆2两端分别与所述上托盘1和所述下托盘3相连，用以将上托盘1固定在所述下托盘3上方的指定位置。所述十字架4包括四根板状长杆，各十字架4分别设置在所述下托盘3侧壁且各相邻十字架4之间的夹角为九十度，在各十字架4远离下托盘3一端的下表面分别设有自适应定位块，各自适应定位块在与对应的所述十字架4的连接处设有驱动器（图中未画出），用以驱动自适应定位块在对应十字架4上沿轴向移动以将所述铅垂仪连接孔定位至所述桩管中心处。可以理解的是，所述连接杆2的数量可以为四根，也可以为五根、六根、七根或其他数量的根数，只要满足所述连接杆2能够将上托盘1固定在指定位置即可.

具体而言，各所述自适应定位块远离所述下托盘3的一侧设有与所述中控处理器相连的压力传感器（图中未画出），用以检测自适应定位块是否贴合在桩管内壁上；各所述自适应定位块靠近下托盘3的一侧设有与所述中控处理器相连的距离检测器（图中未画出），用以分别检测对应的自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离。在使用所述系统时，将支撑机构放置在所述桩管端部，各所述十字架4远离所述下托盘端部的部分下表面与桩管端面接触，各所述自适应定位块均设置在桩管内，中控处理器先控制各所述自适应定位块沿所述十字架4轴向移动以使各自适应定位块贴合在桩管内壁上，贴合完成时，中控处理器控制各所述距离检测器检测各所述自适应定位块与所述铅垂仪连接孔31之间的距离，中控处理器根据检测结果调节各自适应定位块与对应十字架4之间的相对位置以使所述定位机构相对于所述桩管进行移动直至所述铅垂仪连接孔31位于桩管圆心处。

请继续参阅图1所示，本发明所述自适应定位块包括第一自适应定位块41、与所述第一自适应定位块相邻的第二自适应定位块42、与所述第一自适应定位块相对的第三自适应定位块43和与所述第二自适应定位块相对的第四自适应定位块44。在将所述支撑机构放置在所述桩管端部时，所述中控处理器会检测各所述自适应定位块上对应的压力传感器承受的压力值F1，F2，F3，F4，并根据Fi的实际值判定对应的自适应定位块是否贴合在所述桩管侧壁上（i=1，2，3，4）：

当Fi=0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块未贴合在桩管内壁，中控处理器控制第i自适应定位块向远离所述下托盘的方向移动；

当Fi＞0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块贴合在桩管内壁。

当中控处理器判定各所述自适应定位块均贴合在桩管内壁时，各所述自适应定位块上的距离检测器会分别检测对应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离L1，L2，L3，L4并根据检测结果调节各自适应定位块的位置：

当L1＞L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L1＜L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L2＞L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L2＜L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L1=L3且L2=L4时，中控处理器判定下托盘定位完成，启动所述激光铅垂仪5以安装支撑柱并在支撑柱安装完成时使用定位接收器6检测支撑柱的垂直度。

请继续参阅图1所示，本发明所述中控处理器中设有预设柱长矩阵H0和预设垂直度矩阵C0。

对于预设柱长矩阵H0，H0（H1，H2，H3，H4），其中，H1为第一预设柱长，H2为第二预设柱长，H3为第三预设柱长，H4为第四预设柱长。

对于预设垂直度矩阵C0，C0（C1，C2，C3，C4），其中，C1为第一预设垂直度，C2为第二预设垂直度，C3为第三预设垂直度，C4为第四预设垂直度。

在使用所述系统前，预先检测支撑柱长度H，中控检测器会将H与H0中的各项参数进行比对：

当H≤H1时，中控处理器从C0矩阵中选取C1作为支撑柱的预设垂直度；

当H1＜H≤H2时，中控处理器从C0矩阵中选取C2作为支撑柱的预设垂直度；

当H2＜H≤H3时，中控处理器从C0矩阵中选取C3作为支撑柱的预设垂直度；

当H3＜H≤H4时，中控处理器从C0矩阵中选取C4作为支撑柱的预设垂直度。

当中控处理器确定预设垂直度Ci时（i=1，2，3，4），将所述支撑柱设置在所述桩管内的指定位置，将所述系统设置在桩管端面，中控处理器在将所述下托盘定位完成后启动所述定位接收器6以检测支撑柱柱底实际位置与预设安装位置之间的偏差值d，中控处理器在检测到d后计算支撑柱的实际垂直度C，C=d/H。

当所述中控处理器计算出支撑柱的实际垂直度C时，中控处理器将C与对应的预设垂直度Ci进行比对：

当C＞Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度超出预设的设计要求，中控处理器发出警报以使工作人员重新设置支撑柱；

当C≤Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度符合预设的设计要求。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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)

1.一种带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，包括：

定位机构，其设置在桩管上方，用以装载激光铅垂仪；

激光铅垂仪，其设置在所述定位机构上，用以向桩管内发射激光束以标示预设安装位置；

自定位反射棱镜，其设置在所述桩管底部，自定位反射棱镜包括一圆盘状底盘，在底盘上表面圆心处设有直角棱镜，用以反射所述激光铅垂仪输出的激光；在底盘上表面周边均匀设置有多个定位机构，用以将直角棱镜定位在桩管内的圆心处；

中控处理器，其分别与所述激光铅垂仪、自定位反射棱镜中的各定位机构以及定位机构中的自适应定位块相连，用以通过检测定位机构与桩管侧壁间的压力判定自定位反射棱镜是否完成，通过调节自适应定位块的位置以将定位机构移动至指定位置、通过检测支撑柱桩心与预设安装位置之间的偏差值并根据偏差值判定支撑柱的垂直度是否符合设计要求；

其中，所述定位机构包括：

上托盘，在上托盘上设有定位接收器，在上托盘上设有定位设备连接器，用以固定所述定位接收器；在安装所述系统时，将所述定位接收器设置在所述定位设备连接器上以使所述定位接收器固定在所述上托盘上；

下托盘，其设置在所述上托盘下方，用以装载激光铅垂仪；在下托盘表面正中开设有铅垂仪连接孔，用以使激光铅垂仪输出的激光束输出至桩管，在安装所述激光铅垂仪时，先将激光铅垂仪的激光输出端口设置在所述铅垂仪连接孔内，设置完成后对激光铅垂仪进行固定以将激光铅垂仪设置在下托盘上；

多根连接杆，各连接杆长度相同且各杆两端分别与所述上托盘和所述下托盘相连，用以将上托盘固定在所述下托盘上方的指定位置；

四根十字架，各十字架分别设置在所述下托盘侧壁且各相邻十字架之间的夹角为九十度，在各十字架远离下托盘一端的下表面分别设有自适应定位块，各自适应定位块在与对应的所述十字架的连接处设有驱动器，用以驱动自适应定位块在对应十字架上沿轴向移动以将所述铅垂仪连接孔定位至所述桩管中心处。

2.根据权利要求1所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，单个定位机构还包括：

定位支架，其固定在所述底盘上表面，用以装载定位机构中的部件；

推杆，其设置在所述定位支架侧面，用以对所述自定位反射棱镜进行定位，各推杆推出的最大长度相同；

定位电机，其设置在所述定位支架侧面，用以驱动所述推杆运动；

信号接收器，用以检测所述推杆受到的压力；

所述中控处理器中设有预设压力值f0，当所述自定位反射棱镜进行定位时，各所述定位电机控制对应的推杆启动，各对应的所述信号接收器实时检测各推杆在推进过程中推杆端部受到的压力f并将检测值输送至中控处理器，当f=f0时，中控处理器向信号接收器发送停止指令，信号接收器控制定位电机停止运行以使推杆伸出指定长度以完成对直角棱镜的定位。

3.根据权利要求2所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，各所述自适应定位块远离所述下托盘的一侧设有与所述中控处理器相连的压力传感器，用以检测自适应定位块是否贴合在桩管内壁上；各所述自适应定位块靠近下托盘的一侧设有与所述中控处理器相连的距离检测器，用以分别检测对应的自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离；

在使用所述系统时，将支撑机构放置在所述桩管端部，各所述十字架远离所述下托盘端部的部分下表面与桩管端面接触，各所述自适应定位块均设置在桩管内，中控处理器先控制各所述自适应定位块沿所述十字架轴向移动以使各自适应定位块贴合在桩管内壁上，贴合完成时，中控处理器控制各所述距离检测器检测各所述自适应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离，中控处理器根据检测结果调节各自适应定位块与对应十字架之间的相对位置以使所述定位机构相对于所述桩管进行移动直至所述铅垂仪连接孔位于桩管圆心处。

4.根据权利要求3所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，所述自适应定位块包括：

第一自适应定位块；

与所述第一自适应定位块相邻的第二自适应定位块；

与所述第一自适应定位块相对的第三自适应定位块；

与所述第二自适应定位块相对的第四自适应定位块。

5.根据权利要求4所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，在将所述支撑机构放置在所述桩管端部时，所述中控处理器会检测各所述自适应定位块上对应的压力传感器承受的压力值F1，F2，F3，F4，并根据Fi的实际值判定对应的自适应定位块是否贴合在所述桩管侧壁上，i=1，2，3，4：

当Fi=0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块未贴合在桩管内壁，中控处理器控制第i自适应定位块向远离所述下托盘的方向移动；

当Fi＞0时，中控处理器判定对应的第i自适应定位块贴合在桩管内壁；

当中控处理器判定各所述自适应定位块均贴合在桩管内壁时，各所述自适应定位块上的距离检测器会分别检测对应定位块与所述铅垂仪连接孔之间的距离L1，L2，L3，L4并根据检测结果调节各自适应定位块的位置：

当L1＞L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L1＜L3时，中控处理器分别控制所述第一自适应定位块上的驱动器和第三自适应定位块的驱动器以使第一自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第三自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L2＞L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动；

当L2＜L4时，中控处理器分别控制所述第二自适应定位块上的驱动器和第四自适应定位块的驱动器以使第二自适应定位块沿远离所述下托盘的方向移动并使第四自适应定位块沿靠近所述下托盘的方向移动；

当L1=L3且L2=L4时，中控处理器判定下托盘定位完成，启动所述激光铅垂仪以安装支撑柱并在支撑柱安装完成时使用定位接收器检测支撑柱的垂直度。

6.根据权利要求5所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，所述中控处理器中设有预设柱长矩阵H0和预设垂直度矩阵C0；

对于预设柱长矩阵H0，H0（H1，H2，H3，H4），其中，H1为第一预设柱长，H2为第二预设柱长，H3为第三预设柱长，H4为第四预设柱长；

对于预设垂直度矩阵C0，C0（C1，C2，C3，C4），其中，C1为第一预设垂直度，C2为第二预设垂直度，C3为第三预设垂直度，C4为第四预设垂直度；

在使用所述系统前，预先检测支撑柱长度H，中控检测器会将H与H0中的各项参数进行比对：

当H≤H1时，中控处理器从C0矩阵中选取C1作为支撑柱的预设垂直度；

当H1＜H≤H2时，中控处理器从C0矩阵中选取C2作为支撑柱的预设垂直度；

当H2＜H≤H3时，中控处理器从C0矩阵中选取C3作为支撑柱的预设垂直度；

当H3＜H≤H4时，中控处理器从C0矩阵中选取C4作为支撑柱的预设垂直度；

当中控处理器确定预设垂直度Ci时，i=1，2，3，4，将所述支撑柱设置在所述桩管内的指定位置，将所述系统设置在桩管端面，中控处理器在将所述下托盘定位完成后启动所述自定位反射棱镜以检测支撑柱柱底实际位置与预设安装位置之间的偏差值d，中控处理器在检测到d后计算支撑柱的实际垂直度C，C=d/H；

当所述中控处理器计算出支撑柱的实际垂直度C时，中控处理器将C与对应的预设垂直度Ci进行比对：

当C＞Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度超出预设的设计要求，中控处理器发出警报以使工作人员重新设置支撑柱；

当C≤Ci时，中控处理器判定支撑柱的实际垂直度符合预设的设计要求。

7.根据权利要求1所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，所述连接杆的数量为四根。

8.根据权利要求1所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，所述系统使用卫星定位接收机替换所述定位接收器以检测支撑柱的中心是否安装到设计位置。

9.根据权利要求1所述的带有伸缩式圆管柱圆心自定位的垂直度检测系统，其特征在于，所述系统应用于竖向结构的安装过程。

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