CN114322966B - 自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和方法，所述自动安平可升降多角度测量棱镜包括固定支架、升降器、自动安平装置、变径连接杆和多角度反射棱镜，升降器、自动安平装置、变径连接杆和多角度反射棱镜依次竖直连接并安装在固定支架上，所述自动安平装置内设有补偿器，所述补偿器内设置呈十字形布置的平衡主轴和平衡辅轴，将变径连接杆和多角度反射棱镜吊装，利用重力实现自动安平。本发明能够吸附固定在待测钢结构上，无需人员手持，并具有自动安平和高度调节功能，有效解决传统的测量棱镜对操作人员要求高、测量误差大的问题。

Description

自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和方法

技术领域

本发明涉及建筑施工测量设备领域，特别是涉及一种自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和测量方法。

背景技术

在钢结构施工测量中常采用全站仪配合棱镜测量作为钢构件空间定位手段。目前，高空钢构件三维坐标测量多采用人工手持棱镜的方式进行测量，缺陷也很明显：1、误差大；2、对操作人员的要求高。

因此，为了实现精准测量同时解决棱镜操作人员要求高的问题，创设一种新的自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和测量方法，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种自动安平装置，使其能够利用重力实现棱镜的自动安平，从而克服现有技术的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动安平装置，包括保护罩和补偿器，所述保护罩为中空壳体，为补偿器提供支撑，补偿器安装在保护罩内；

所述补偿器包括补偿器固定盘、立柱、吊架和配重块，数根立柱竖直安装在补偿器固定盘上，立柱的顶端水平安装吊架；

所述吊架为中部镂空的框架结构，吊架上以第一方向设置平衡主轴，平衡主轴的两端通过轴承安装在轴承孔中；

所述配重块上以第一方向设置U形槽和以第二方向设置平衡辅轴，平衡辅轴的两端通过轴承安装在轴承孔中，平衡辅轴上开有平衡主轴穿孔；

所述第一方向和第二方向水平并相互垂直，平衡主轴穿过U形槽和平衡主轴穿孔，与平衡辅轴呈正十字形交叉，使所述配重块能够同时绕平衡主轴和平衡辅轴摆动。

作为本发明的一种改进，所述保护罩与补偿器之间、补偿器固定盘与立柱之间、立柱与吊架之间为可拆卸连接。

进一步地，所述保护罩上设置有观察窗，观察窗处为透明材质。

进一步地，所述配重块的下端固定连接有配重盘，配重盘的底部开有竖直的螺纹孔。

此外，本发明还提供了一种自动安平可升降多角度测量棱镜，使其吸附固定在待测钢结构上，具有自动安平功能且能够调节棱镜高度，解决手持棱镜对操作人员要求高、误差大的问题，从而克服现有技术不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种自动安平可升降多角度测量棱镜，包含上述任一项所述的自动安平装置。

作为进一步改进，所述一种自动安平可升降多角度测量棱镜还包括固定支架、升降器、变径连接杆和多角度反射棱镜，所述固定支架顶部水平设有连接挂板，升降器竖直安装在连接挂板上，升降器的下端可拆卸连接自动安平装置，自动安平装置下端可拆卸连接变径连接杆，变径连接杆下端可拆卸连接多角度反射棱镜。

进一步地， 所述固定支架包括连接挂板和直角板，所述直角板呈L形，直角板的底部安装有用于与待测钢结构件吸附连接的强力磁铁，直角板的竖直部焊接有加固背板，直角板的竖直部上端通过开有螺孔，连接挂板通过螺钉与螺孔连接，水平安装在直角板上。

进一步地，所述升降器包括滑轨上盖、滑轨下盖、拉结片、中心固定螺杆、滑杆和调节螺杆，所述滑轨上盖和滑轨下盖内各自设有左右两条滑轨，滑轨内滑动安装滑杆，滑杆的端部通过两组呈X形交叉排布的拉结片连接，两组拉结片的中部通过中心固定螺杆连接，使得滑杆在滑轨内的水平滑动能够通过拉结片的折叠或展开转化成滑轨上盖与滑轨下盖之间的竖直运动，所述滑轨上盖和滑杆上开有螺纹孔，调节螺杆旋入螺纹孔内能够推动滑杆水平运动，进而调节滑轨上盖与滑轨下盖之间的竖直距离。

进一步地，所述变径连接杆下端直径大于上端直径，变径连接杆上端设有外螺纹，用于与自动安平装置连接，靠近外螺纹根部处设有环形的限位台，变径杆的下端设有内螺纹，用于与多角度反射棱镜上端的外螺纹连接。

此外，本发明还提供一种测量方法，使用上述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜进行测量，具体步骤为：

S1、在选取位置后，将一种自动安平可升降多角度测量棱镜通过固定支架吸附于此处；

S2、通过升降器进行棱镜的高度控制，通过观察变径连接杆的限位台来判断棱镜是否处于自动铅直状态，限位台与补偿器未接触时则判定为铅直状态；

S3、使用全站仪进行测量，具体为，

S31、将全站仪架设在强制对中台上，调整全站仪使其水平；

S32、设置好全站仪设站和后视参数，调整全站仪以盘左位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存；

S33、将全站仪望远镜倒转，以盘右位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存，取全站仪以盘左位置与盘右位置测量数据中数作为此点位的最终测量数据；

S4、将全站仪所测点位三维数值与数据模型中提取的数值进行对比即能得出所测点位坐标差值，此时全站仪操作人指挥钢构件施工人员调整钢构件施工安装位置与设计位置相符即可。采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、可降低因棱镜操作人员手持测量棱镜不稳定和待测位置表面倾斜或不平整所造成的误差，因棱镜中心与补偿器中心始终为同心位置，通过补偿器进行自动调整后，多角度棱镜始终为自动铅直状态。

2，通过升降器可进行棱镜高度控制，便于测量设备进行测量，从而降低观测难度。

3，多角度棱镜使仪器在各个方向都可进行坐标测量，解决了传统棱镜单一方向测量的限制。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明提供的一种自动安平可调整升降多角度测量棱镜的结构示意图。

图2是固定支架的结构示意图。

图3是升降器的结构示意图。

图4是拉结片、滑杆、中心固定螺杆和调节螺杆的组合结构示意图。

图5是本发明提供的自动安平装置的结构示意图。

图6是保护罩的结构示意图。

图7是补偿器的结构示意图。

图8是补偿器固定盘和立柱的组合结构示意图。

图9是吊架和配重块的组合结构示意图。

图10是吊架的结构示意图。

图11是配重块的结构示意图。

图12是变径连接杆的结构示意图。

图13是多角度反射棱镜的结构示意图。

附图标记说明：1、固定支架；11、强力磁铁；12、直角板；13、加固背板；14、连接挂板；2、升降器；21、滑轨上盖；22、滑轨下盖；23、拉结片；24、中心固定螺杆；25、滑杆；26、调节螺杆、27、第一安装孔；3、自动安平装置；31、保护罩；311、观察窗；312、第二安装孔；313、第三安装孔；32、补偿器；321、补偿器固定盘；3211、第四安装孔；322、立杆；323、吊架；3231、第五安装孔；3232、平衡主轴；3233、主轴轴承、324、配重块；3241、U形槽；3242、平衡辅轴；3243、辅轴轴承；3244、平衡主轴穿孔；3245、配重盘；4、变径连接杆；41、限位台；5、多角度反射棱镜。

具体实施方式

请参阅图1至图13，本发明提供一种自动安平装置、自动安平可升降多角度测量棱镜和测量方法，其中，图5至图11为本发明提供的一种自动安平装置。

请参阅图1，本发明的自动安平可升降多角度测量装置包括固定支架1、升降器2、自动安平装置3、变径连接杆4和多角度反射棱镜5。

请参阅图2，所述固定支架1包括连接挂板14和直角板12，所述直角板12呈L形，直角板12的底部安装强力磁铁11，用于将固定支架1吸附固定在待测钢结构件上。直角板12的竖直部焊接有加固背板13，起到加强固定支架1结构强度的作用。直角板12的竖直部上端通过开有螺孔，连接挂板14通过螺钉与螺孔连接，水平安装在直角板12上。

请参阅图3和图4，所述升降器2的上端竖直安装在连接挂板14上，升降器2包括滑轨上盖21、滑轨下盖22、拉结片23、中心固定螺杆24、滑杆25和调节螺杆26。所述滑轨上盖21和滑轨下盖22内各自设有左右两条滑轨，滑轨内滑动安装滑杆25，滑杆25的端部通过两组呈X形交叉排布的拉结片23连接，两组拉结片23的中部通过中心固定螺杆24连接，构成了剪叉式升降机构。所述滑轨上盖21和滑杆25上开有螺纹孔，调节螺杆26能够旋入螺纹孔中推动滑杆25水平滑动，滑杆25的水平滑动再通过拉结片23的折叠或展开转化成滑轨上盖21与滑轨下盖22之间的竖直运动，进而实现调节升降的功能。在滑轨下盖22的底部开有四个第一安装孔27，用于通过螺栓与下端的自动安平装置3连接。

请参阅图5，所述自动安平装置3，包括保护罩31和补偿器32，所述保护罩31为中空壳体，补偿器32安装在保护罩31内，保护罩31为补偿器32提供支撑和外部保护。

请参阅图6，所述保护罩31的一侧侧壁上设置有观察窗311，观察窗311处采用透明材质，用于在外部对补偿器32进行观察。保护罩31的顶部开有四个第二安装孔312，用于与升降器2连接。保护罩31底部开有四个第三安装孔313，用于安装补偿器32。

请参阅图7至图11，所述补偿器32包括补偿器固定盘321、立柱322、吊架323和配重块324。

所述补偿器固定盘321作为补偿器32的底座，起到支撑整个补偿器32的作用，同时也用于补偿器32的安装固定，在补偿器固定盘321上开有四个第四安装孔3211，用于与保护罩31连接固定。

所述立柱322与补偿器固定盘321为可拆卸的螺纹连接，四根立柱竖直安装在补偿器固定盘321上，立柱322的顶端与吊架螺纹连接。

所述吊架323为中部镂空的框架结构，吊架323的四角分别开有第五安装孔3231，用于与立柱322连接。吊架323上以第一方向设置平衡主轴3232，平衡主轴3232的两端端部通过平衡轴固定螺母固定在主轴轴承3233内，主轴轴承3233安装在轴承孔中，使得平衡主轴32能够绕自身轴线自由转动。

所述配重块324上以第一方向设置有U形槽3241，并以第二方向设置平衡辅轴3242，所述平衡辅轴3242的两端端部通过平衡轴固定螺母固定在辅轴轴承3243中，辅轴轴承3243安装在轴承孔中。在平衡辅轴3242的中部开有允许平衡主轴3232穿过的平衡主轴穿孔3244，所述第一方向和第二方向水平并相互垂直，平衡主轴3232穿过U形槽3241和平衡主轴穿孔3244，与平衡辅轴3242构成正十字形轴，使配重块324能够同时绕平衡主轴3232和平衡辅轴3242自由摆动。所述配重块324的下端设有配重盘3245，配重盘3245的底部开有竖直的内螺纹，用于与变径连接杆4连接。

请参阅图12，所述变径连接杆4呈竖直设置的杆状，下端直径大于上端直径。变径连接杆4上端设有外螺纹，用于与自动安平装置3连接，下端设置有内螺纹，用于与多角度反射棱镜5连接，整体起到转接的作用。在变径连接杆4上端靠近外螺纹根部处设有环形的限位台41，一方面起到限制补偿器32摆动偏移量过大的作用，另一方面也起到便于用观察法判断多角度反射棱镜5是否处于自动铅直状态的作用。

请参阅图13，所述多角度反射棱镜5上端设置有外螺纹，用于安装在变径连接杆4的下端。

本发明在进行测量时，步骤如下：

S1、在选取位置后，将一种自动安平可升降多角度测量棱镜通过固定支架1吸附于此处；

S2、通过升降器2进行棱镜的高度控制，通过观察变径连接杆4的限位台41来判断棱镜是否处于自动铅直状态，限位台41与补偿器2未接触时则判定为铅直状态；

S3、使用全站仪进行测量，具体为，

S31、将全站仪架设在强制对中台上，调整全站仪使其水平；

S32、设置好全站仪设站和后视参数，调整全站仪以盘左位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存；

S33、将全站仪望远镜倒转，以盘右位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存，取全站仪以盘左位置与盘右位置测量数据中数作为此点位的最终测量数据；

S4、将全站仪所测点位三维数值与数据模型中提取的数值进行对比即能得出所测点位坐标X、Y、Z差值，其中X为纵坐标、Y为横坐标、Z为高程，以此得到理论值和实测值的差值，后期全站仪操作人指挥钢构件施工人员调整钢构件施工安装位置与设计位置相符即可。

本发明通过自动安平装置3内部设置补偿器32，使多角度反射棱镜5利用重力实现自动安平，并在变径连接杆4上设置限位台41限制补偿器32的摆动量，同时也作为观察多角度反射棱镜5是否安平的基准，提高了测量精度和效率，也降低了对操作人员的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，包括自动安平装置，所述自动安平装置包括保护罩和补偿器，所述保护罩为中空壳体，为补偿器提供支撑，补偿器安装在保护罩内；

所述补偿器包括补偿器固定盘、立柱、吊架和配重块，数根立柱竖直安装在补偿器固定盘上，立柱的顶端水平安装吊架；

所述吊架为中部镂空的框架结构，吊架上以第一方向设置平衡主轴，平衡主轴的两端通过轴承安装在轴承孔中；

所述配重块上以第一方向设置U形槽和以第二方向设置平衡辅轴，平衡辅轴的两端通过轴承安装在轴承孔中，平衡辅轴上开有平衡主轴穿孔；

所述第一方向和第二方向水平并相互垂直，平衡主轴穿过U形槽和平衡主轴穿孔，与平衡辅轴呈正十字形交叉，使所述配重块能够同时绕平衡主轴和平衡辅轴摆动；

所述自动安平可升降多角度测量棱镜还包括固定支架、升降器、变径连接杆和多角度反射棱镜，所述固定支架顶部水平设有连接挂板，升降器竖直安装在连接挂板上，升降器的下端可拆卸连接自动安平装置，自动安平装置下端可拆卸连接变径连接杆，变径连接杆下端可拆卸连接多角度反射棱镜。

2.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述保护罩与补偿器之间、补偿器固定盘与立柱之间、立柱与吊架之间为可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述保护罩上设置有观察窗，观察窗处为透明材质。

4.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述配重块的下端固定连接有配重盘，配重盘的底部开有竖直的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述固定支架包括连接挂板和直角板，所述直角板呈L形，直角板的底部安装有用于与待测钢结构件吸附连接的强力磁铁，直角板的竖直部焊接有加固背板，直角板的竖直部上端通过开有螺孔，连接挂板通过螺钉与螺孔连接，水平安装在直角板上。

6.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述升降器包括滑轨上盖、滑轨下盖、拉结片、中心固定螺杆、滑杆和调节螺杆，所述滑轨上盖和滑轨下盖内各自设有左右两条滑轨，滑轨内滑动安装滑杆，滑杆的端部通过两组呈X形交叉排布的拉结片连接，两组拉结片的中部通过中心固定螺杆连接，使得滑杆在滑轨内的水平滑动能够通过拉结片的折叠或展开转化成滑轨上盖与滑轨下盖之间的竖直运动，所述滑轨上盖和滑杆上开有螺纹孔，调节螺杆旋入螺纹孔内能够推动滑杆水平运动，进而调节滑轨上盖与滑轨下盖之间的竖直距离。

7.根据权利要求1所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜，其特征在于，所述变径连接杆下端直径大于上端直径，变径连接杆上端设有外螺纹，用于与自动安平装置连接，靠近外螺纹根部处设有环形的限位台，变径杆的下端设有内螺纹，用于与多角度反射棱镜上端的外螺纹连接。

8.一种测量方法，其特征在于，使用权利要求1-7任一项所述的一种自动安平可升降多角度测量棱镜进行测量，具体步骤为：

S1、在选取位置后，将一种自动安平可升降多角度测量棱镜通过固定支架吸附于此处；

S2、通过升降器进行棱镜的高度控制，通过观察变径连接杆的限位台来判断棱镜是否处于自动铅直状态，限位台与补偿器未接触时则判定为铅直状态；

S3、使用全站仪进行测量，具体为，

S31、将全站仪架设在强制对中台上，调整全站仪使其水平；

S32、设置好全站仪设站和后视参数，调整全站仪以盘左位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存；

S33、将全站仪望远镜倒转，以盘右位置瞄准棱镜反射中心重合后进行测量，测量数据记录并保存，取全站仪以盘左位置与盘右位置测量数据中数作为此点位的最终测量数据；

S4、将全站仪所测点位三维数值与数据模型中提取的数值进行对比即能得出所测点位坐标差值，此时全站仪操作人指挥钢构件施工人员调整钢构件施工安装位置与设计位置相符即可。

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