CN113340214B - 一种墙体任意位置厚度精确检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程测量技术领域，尤其涉及一种墙体任意位置厚度精确检测系统及方法；系统中云台下方设置有铅锤，激光器安装在云台上，激光器能够绕着云台中心旋转；精密测角仪安装在云台上，能够显示激光器所处位置的俯仰角和水平角；精密测角仪、激光器、激光测距仪和云台均连接至分析主机；电磁铁部件和定位盘配合使用；使用激光方法，结合几何原理，将墙面上任意一点的距离都可以在不移动其他装置的情况下测量出来，不必使用超声等装置单独测量其厚度，精度高，不受墙体内部的干扰；充分利用墙体的结构，减少对墙体的损伤。

Description

一种墙体任意位置厚度精确检测系统及方法

技术领域

本发明属于工程测量技术领域，尤其涉及一种墙体任意位置厚度精确检测系统及方法。

背景技术

在建设工程质量安全监督过程中，墙体的厚度是一项重要的指标。现有技术墙体厚度测量最准确和方便的仪器为超声波测量仪，将发射器和接收器分别置于墙体的两侧，通过测量发射器和接收器之间的信号，从而获得墙体的厚度。目前，该装置使用时必须两人配合，一人在墙体的外侧持发射器，另一人在墙体的内侧持接收器。高层建筑的外墙人员无法接近，墙体测量则无法实现。即使通过运吊机将测量人员送至高层建筑外侧，工作环境危险，存在安全隐患。另外由于超声测量仪深受墙体内侧的结构和缺陷的影响，一方面损耗很大，另一方面测量存在误差。在进行墙体大面积测量时，必须将超声装置安装到每一个位置进行测定，非常繁琐，并且连接线路也很麻烦。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，本发明提供一种墙体任意位置厚度精确检测系统及方法，将墙面上任意一点的距离都可以在不移动其他装置的情况下测量出来，不必使用超声等装置单独测量其厚度，精度高，不受墙体内部的干扰。

一种墙体任意位置厚度精确检测系统，包括分析主机、激光测距仪、精密测角仪、激光器、云台、铅锤、电磁铁部件和定位盘；其中云台下方设置有铅锤，激光器安装在云台上，激光器能够绕着云台中心旋转；精密测角仪安装在云台上，当激光器转动时，精密测角仪能够显示激光器所处位置的俯仰角和水平角；

精密测角仪、激光器和云台均连接至分析主机；分析主机控制激光器的开闭，精密测角仪将激光器所处位置的俯仰角和水平角发送至分析主机并进行显示；

激光测距仪连接分析主机，用于测量墙面两侧固定点之间的间距；

电磁铁部件包括圆盘形的外壳，外壳中心处设置有孔，外壳上围绕中心孔设置有多条电磁铁；定位盘上设置有多个独立的小室，小室设置有透明盖体，且小室内设置有氧化铁屑；电磁铁部件和定位盘配合使用。

所述云台底部设有脚架，脚架的高度能够调节，且高度能够测量。

所述激光器为氦氖激光器或者半导体激光器。

如图1所示，一种墙体任意位置厚度精确检测的方法，包括如下步骤：

步骤一、定位及标记；

根据待测墙体的特征，如果待测墙体具有窗口或者门口，则将第一云台和第二云台分别设置在门或窗的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距；如果墙体没有门窗，则在墙体上打一孔，将第一云台和第二云台分别设置在孔的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距；

调节每个云台上的激光器的角度使得精密测角仪的俯仰角为0度，即出射激光水平，调节第一云台和第二云台的高度使得其上的两台激光器高度相同，同时使用激光测距仪测定两台激光器之间的间距，记为L，测量后在每个云台底部用铅锤进行标记；

在墙面需要测量厚度的位置进行标记，记为点M，然后将电磁铁部件的中心点对准点M后固定到墙面上，开启电磁铁部件；在墙面的另一侧使用定位盘寻找墙体另一侧所需固定电磁铁部件的对应位置，对该位置处的中心点进行标记，记为点N；

步骤2、划线；

第一云台和第二云台所在位置的中心点分别为点A和点B；将第一云台上的激光器旋转至对准第二云台上的激光器，然后在第一云台和待测墙体之间放置有其上设有水平定位孔的第三云台，使得第一云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点C；之后将第三云台移动至第二云台和墙面之间，使得第二云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点D；此时ABCD四点共线；测量A点与C点之间的距离，记为a，测量D点与B点之间的距离，记为c，则C点与D点之间的间距b＝L-a-c；

步骤3、量角

调节第一云台上的激光器，使其发射的激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为α；将第一云台移动到点C，使激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为β；

调节第二云台上的激光器，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为θ；将第二云台移动到点D，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为γ；

则点M到间距为L的直线之间的垂线距离为

点N到间距为L的直线之间的垂线距离为

而两个垂线之间的距离为：

将距离a、b、c、L和角度α、β、γ、θ发送到分析主机，分析主机根据下式计算点M和点N之间的间距，即为点M处墙体的厚度：

进而完成墙体厚度的测量。

所述步骤一中每个云台底部用铅锤进行标记的具体内容如下：

控制每个云台的铅锤下垂时距离地面的距离小于5cm，且铅锤为空心铅锤，内部填充有油墨，当铅锤稳定后，铅锤内部的油墨沿着铅锤底部的中心孔滴到地面上形成油墨点，油墨点即为铅锤在地面上的标记。

本发明的有益效果：

本发明使用激光方法，结合几何原理，将墙面上任意一点的距离都可以在不移动其他装置的情况下测量出来，不必使用超声等装置单独测量其厚度，精度高，不受墙体内部的干扰；充分利用墙体的结构，减少对墙体的损伤；设置了一种将墙体两侧对应起来的电磁铁和定位盘，可以简单的将墙体两侧的位置相互对应，便于进行标记；设计了可以滴下油墨进行标记的铅锤，方便检测时进行标记。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明测量示意图；

图2为本发明测量原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

一种墙体任意位置厚度精确检测系统，包括分析主机、激光测距仪、精密测角仪、激光器、云台、铅锤、电磁铁部件和定位盘；其中：

云台中心设置球形铰，用于调节俯仰角和水平角，当激光器安装到云台上时，激光器的俯仰角和水平角能够在云台的调节下被控制，云台的调节是电动的，能够在电机的驱动下完成调节。具有调节俯仰角和水平角的云台均可。

云台下方设置有铅锤，激光器安装在云台上，云台用于支撑激光器，激光器能够绕着云台的中心球形铰旋转；精密测角仪安装在云台上，当激光器转动时，精密测角仪能够显示激光器所处位置的俯仰角和水平角；

精密测角仪、激光器和云台均连接至分析主机；分析主机控制激光器的开闭，精密测角仪将激光器所处位置的俯仰角和水平角发送至分析主机并进行显示；

激光测距仪连接分析主机，用于测量墙面两侧固定点之间的间距；

电磁铁部件包括圆盘形外壳，外壳中心处设置有孔，围绕中心孔设置有多条电磁铁；定位盘上设置有多个独立的小室，小室设置有透明盖体，且小室内设置有氧化铁屑；电磁铁部件和定位盘配合使用。

电磁铁部件固定在墙体的一侧时，能够在墙体另一侧通过移动定位盘，观察定位盘内部氧化铁屑的移动状态确定墙体另一侧的电磁铁部件固定的对应位置；

在电磁铁部件没有启动时，定位盘内的氧化铁屑是在重力的作用下自然堆积在小室的底部，当电磁铁部件启动后，由于磁场作用，氧化铁屑会被吸引到小室靠近墙面的一侧，由于存在多个小室，且电磁铁部件上的电磁铁为多个条形，因此根据多个小室内氧化铁屑变化形成的形状就能够推断出墙体另一侧应固定的电磁铁部件的形状和位置，通过这种方式能够实现墙体两侧的人工对齐。

精密测角仪、激光器和云台均为两台，分别为第一云台、第一激光器、第一精密测角仪和第二云台、第二激光器、第二精密测角仪，两个云台分别设置在墙体两侧之外，利用激光测距仪穿过墙体上的孔确定两台云台上的激光器之间的间距；调节墙体两侧的激光器在距离墙面不同位置处照射到电磁铁中心点，分析主机利用两台激光器之间的间距以及精密测角仪测量的激光器的夹角来计算电磁铁处墙体的厚度。

两个云台的铅锤垂线所在的直线穿过激光器旋转的中心；还包括第三个云台，第三个云台底部设置有铅锤，且第三云台上设有水平定位孔，第三个云台上的铅锤垂线所在的直线穿过水平定位孔的对称轴。

水平定位孔设置的目的是使得第一云台和第二云台之间的激光穿过水平定位孔，从而保证第一云台、第二云台与第三云台共线。

所述云台底部设有脚架，脚架的高度可调，且可测。

所述激光器为氦氖激光器或者半导体激光器。

一种利用检测系统进行墙体任意位置厚度精确检测的方法，包括如下步骤：

步骤一、定位及标记；

根据待测墙体的特征，如果待测墙体具有窗口或者门口，则将第一云台和第二云台设置在门或窗的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距即可；如果墙体没有门窗，则在墙体上打一小孔，将第一云台和第二云台设置在小孔的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距即可；

调节每个云台上的激光器的角度使得精密测角仪的俯仰角为0度，即出射激光水平，调节第一云台和第二云台的高度使得其上的两台激光器高度相同，同时使用激光测距仪测定两台激光器之间的间距，记为L，测量后在每个云台底部用铅锤进行标记；

在墙面需要测量厚度的位置进行标记，记为点M，然后将电磁铁部件的中心点对准点M后固定到墙面上，开启电磁铁部件；在墙面的另一侧使用定位盘寻找墙体另一侧所需固定电磁铁部件的对应位置，对该位置处的中心点进行标记，记为点N；

步骤二、划线；

第一云台和第二云台所在位置的中心点分别为点A和点B；将第一云台上的激光器旋转至对准第二云台上的激光器，然后在第一云台和待测墙体之间放置有其上设有水平定位孔的第三云台，使得第一云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点C；之后将第三云台移动至第二云台和墙面之间，使得第二云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点D；此时ABCD共线；测量A点与C点之间的距离，记为a，测量D点与B点之间的距离，记为c，则C点与D点之间的间距b＝L-a-c；

步骤三、量角

调节第一云台上的激光器，使其发射的激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为α；将第一云台移动到点C，使激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为β；

调节第二云台上的激光器，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为θ；将第二云台移动到点D，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为γ；

由此，不管墙体上测量点的位置是哪，我们都能够确定墙体外的点M或点N各自和间距为L的直线共面，并且由于一般墙体都是平直的，因此两点MN和L可认为近似共线，

并且M点到L的垂线和点N到L的垂线都能够通过余弦函数几何关系计算出来；即点M到间距为L的直线之间的垂线距离为

点N到间距为L的直线之间的垂线距离为

而两个垂线之间的距离为：

将距离a、b、c、L和角度α、β、γ、θ发送到分析主机，分析主机根据下式计算点M和点N之间的间距，即为点M处墙体的厚度：

完成墙体厚度的测量。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种墙体任意位置厚度精确检测系统，其特征在于包括分析主机、激光测距仪、精密测角仪、激光器、云台、铅锤、电磁铁部件和定位盘；

所述精密测角仪、激光器均为两台，分别为第一激光器、第一精密测角仪和第二激光器、第二精密测角仪；

所述云台为三台，包括第一云台、第二云台和第三云台；其中第一云台上设有第一激光器和第一精密测角仪，第二云台上设有第二激光器、第二精密测角仪，当对应激光器转动时，该激光器所在对应云台上的精密测角仪能够显示激光器所处位置的俯仰角和水平角；第一云台和第二云台分别设置在墙体两侧之外，利用激光测距仪穿过墙体上的孔确定两台云台上的激光器之间的间距；该两个云台底部分别设有铅锤，铅锤垂线所在的直线分别穿过对应激光器旋转的中心；

在第一云台和待测墙体之间放置有其上设有水平定位孔的第三云台，使得第一云台或第二云台上激光器发出的激光能够穿过第三云台上的水平定位孔，从而保证第一云台、第二云台和第三云台共线；

并在第三云台的底部用铅锤进行标记，且第三个云台上的铅锤垂线所在的直线穿过水平定位孔的对称轴；

各个精密测角仪、激光器和云台均连接至分析主机；分析主机控制各激光器的开闭，各个精密测角仪将所测得的对应激光器所处位置的俯仰角和水平角发送至分析主机并进行显示；

激光测距仪连接分析主机，用于测量墙面两侧固定点之间的间距；

电磁铁部件包括圆盘形的外壳，外壳中心处设置有孔，外壳上围绕中心孔设置有多条电磁铁；定位盘上设置有多个独立的小室，小室设置有透明盖体，且小室内设置有氧化铁屑；电磁铁部件和定位盘配合使用。

2.根据权利要求1所述的一种墙体任意位置厚度精确检测系统，其特征在于所述各个云台底部均设有脚架，脚架的高度能够调节，且高度能够测量。

3.根据权利要求2所述的一种墙体任意位置厚度精确检测系统，其特征在于所述激光器为氦氖激光器或者半导体激光器。

4.一种墙体任意位置厚度精确检测的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、定位及标记；

根据待测墙体的特征，如果待测墙体具有窗口或者门口，则将第一云台和第二云台分别设置在门或窗的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距；如果墙体没有门窗，则在墙体上打一孔，将第一云台和第二云台分别设置在孔的两侧一定距离处，保证激光测距仪能够测量出两个激光器之间的间距；

调节每个云台上的激光器的角度使得精密测角仪的俯仰角为0度，即出射激光水平，调节第一云台和第二云台的高度使得其上的两台激光器高度相同，同时使用激光测距仪测定两台激光器之间的间距，记为L，测量后在每个云台底部用铅锤进行标记；

在墙面需要测量厚度的位置进行标记，记为点M，然后将电磁铁部件的中心点对准点M后固定到墙面上，开启电磁铁部件；在墙面的另一侧使用定位盘寻找墙体另一侧所需固定电磁铁部件的对应位置，对该位置处的中心点进行标记，记为点N；

步骤2、划线；

第一云台和第二云台所在位置的中心点分别为点A和点B；将第一云台上的激光器旋转至对准第二云台上的激光器，然后在第一云台和待测墙体之间放置有其上设有水平定位孔的第三云台，使得第一云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点C；之后将第三云台移动至第二云台和墙面之间，使得第二云台上的激光器发出的激光穿过第三云台上的水平定位孔，并在第三云台的底部用铅锤进行标记，记为点D；此时ABCD四点共线；测量A点与C点之间的距离，记为a，测量D点与B点之间的距离，记为c，则C点与D点之间的间距b＝L-a-c；

步骤3、量角

调节第一云台上的激光器，使其发射的激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为α；将第一云台移动到点C，使激光射入到电磁铁部件中心点对应的点M所在位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为β；

调节第二云台上的激光器，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为θ；将第二云台移动到点D，使激光射入到定位盘中心点对应点N所在的位置，记录此时的激光器发出的激光与间距为L的直线之间的夹角，记为γ；

则点M到间距为L的直线之间的垂线距离为

点N到间距为L的直线之间的垂线距离为

而两个垂线之间的距离为：

将距离a、b、c、L和角度α、β、γ、θ发送到分析主机，分析主机根据下式计算点M和点N之间的间距，即为点M处墙体的厚度：

进而完成墙体厚度的测量。

5.根据权利要求4所述的一种墙体任意位置厚度精确检测的方法，其特征在于所述步骤一中每个云台底部用铅锤进行标记的具体内容如下：

控制每个云台的铅锤下垂时距离地面的距离小于5cm，且铅锤为空心铅锤，内部填充有油墨，当铅锤稳定后，铅锤内部的油墨沿着铅锤底部的中心孔滴到地面上形成油墨点，油墨点即为铅锤在地面上的标记。

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