CN114877867B - 一种便携地质几何测量仪 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种便携地质几何测量仪，该便携地质几何测量仪包括：壳体组件、驱动机构、摆动臂和至少三个开合手指，驱动机构设置在壳体组件中；摆动臂与驱动机构连接，驱动机构用于驱动摆动臂转动和摆动；至少三个开合手指以摆动臂为轴线圆周设置在摆动臂上且与摆动臂转动连接，至少三个开合手指分别与驱动机构啮合连接，开合手指包括开合座、微调组件、激光测距器和两个激光发射器，开合座与摆动臂转动连接且与驱动机构啮合连接，微调组件设置在开合座上，两个激光发射器以微调组件的中心线对称设置在微调组件上，微调组件用于同步调整两个激光发射器的开合角度，激光测距器设置在开合座的中心处。

Description

一种便携地质几何测量仪

技术领域

本申请涉及便携地质几何测量仪的技术领域，具体为一种便携地质几何测量仪。

背景技术

测量主要是通过各和手段、方法对工程地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动，包括对道路、桥梁、遂道、峭壁、山体、岩壁等区域进行测量。其将被测量与具有计量单位的标准量在数值上进行比较，从而确定二者比值的实验认识过程，包括长度、厚度、角度、面积、体积、海拔等数据计量，但是现有的技术里，对于类似山体峭壁或者桥梁下部、隊道等区域的倾斜角度测量，尚无很好的解决办法。

发明内容

本申请的目的在于提供一种便携地质几何测量仪，以解决墙面倾斜角度测量的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种便携地质几何测量仪，该便携地质几何测量仪包括：壳体组件、驱动机构、摆动臂和至少三个开合手指，驱动机构设置在壳体组件中；摆动臂与驱动机构连接，驱动机构用于驱动摆动臂转动和摆动；至少三个开合手指以摆动臂为轴线圆周设置在摆动臂上且与摆动臂转动连接，至少三个开合手指分别与驱动机构啮合连接，开合手指包括开合座、微调组件、激光测距器和两个激光发射器，开合座与摆动臂转动连接且与驱动机构啮合连接，微调组件设置在开合座上，两个激光发射器以微调组件的中心线对称设置在微调组件上，微调组件用于同步调整两个激光发射器的开合角度，激光测距器设置在开合座的中心处。

可选地，开合座包括第一座和第二座，第一座垂直连接于第二座的中心处形成T形结构，第一座远离第二座的一端设置有齿槽，第一座设置有齿槽的一端与驱动机构啮合且与摆动臂转动连接，激光测距器设置在第二座的中心处。

可选地，微调组件包括手动齿轮、同步齿条、两个同步齿轮和两个手指块，手动齿轮与第一座转动连接，同步齿条与第二座滑动连接且与手动齿轮啮合，两个同步齿轮分别与第二座的相对两端转动连接且对称啮合于同步齿条，两个手指块分别与两个同步齿轮连接，激光发射器设置在手指块上。

可选地，摆动臂包括转臂和摆臂，转臂装配于壳体组件中且从壳体组件中伸出，摆臂与转臂转动连接，开合座与摆臂转动连接，驱动机构用于驱动转臂转动，且用于驱动摆臂摆动。

可选地，壳体组件包括壳身、壳盖和齿圈，壳盖与壳身转动连接，齿圈与壳盖连接，壳盖开设有非圆形的装配通槽，转臂装配于壳身中且从装配通槽中伸出，转臂的外轮廓与装配通槽适配；驱动机构包括转动电机和转动齿轮，转动电机与壳身连接，转动齿轮与转动电机的输出端连接，转动齿轮与齿圈啮合。

可选地，驱动机构包括第一摆动组件、第二摆动组件和桥接臂，第一摆动组件和第二摆动组件分别设置转臂上，摆臂与第一摆动组件的输出端连接，桥接臂穿设摆臂，桥接臂设置有螺纹的一端分别与至少三个开合座啮合，桥接臂设置有螺纹的另一端与第二摆动组件啮合。

可选地，第一摆动组件包括摆动电机、第一传动组件、摆动编码器、第一传动轴和第二传动组件，摆动电机和摆动编码器分别设置在转臂上，第一传动轴与转臂转动连接，第一传动组件分别与摆动电机的输出端和第一传动轴连接，第二传动组件分别与第一传动轴和摆臂连接，摆动编码器用于检测摆动电机的转动角度；第二摆动组件包括开合电机、第三传动组件、开合编码器、第二传动轴、第四传动组件和第三传动轴，开合电机和开合编码器分别设置在转臂上，第二传动轴与转臂转动连接且套设于第一传动轴，第三传动轴与摆臂转动连接且与桥接臂啮合，第三传动组件分别与开合电机的输出端和第二传动轴连接，第二传动组件分别与第二传动轴和第三传动轴连接，开合编码器用于检测开合电机的转动角度。

可选地，便携地质几何测量仪还包括纠偏组件，纠偏组件与转臂转动连接，纠偏组件用于纠正转臂与地面之间的夹角。

可选地，纠偏组件包括重力座、重力锤、纵向编码器和横向编码器，重力座在纵向上与转臂转动连接，重力锤在横向上与重力座转动连接，纵向编码器与转臂连接，纵向编码器用于检测重力座的转动角度，横向编码器与重力座连接，横向编码器用于检测重力锤的转动角度。

可选地，壳体组件还包括三个支脚，三个支脚圆周阵列设置在壳身的底部，三个支脚的末端到壳身的底部距离相等。

与现有技术相比，本申请的有益效果如下：便携地质几何测量仪可以准确测量待测面与地面之间的角度，从而准确知道待测面的倾斜角度。

附图说明

图1是本发明提供的便携地质几何测量仪的立体结构示意图；

图2是本发明提供的开合手指的局部放大示意图；

图3是本发明提供的便携地质几何测量仪的分解结构示意图；

图4是本发明提供的便携地质几何测量仪在竖向上的截面结构示意图；

图5是本发明提供的便携地质几何测量仪在纵向上的截面结构示意图；

图6是本发明提供的便携地质几何测量仪的原理示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。

请参阅图1和图2，图1是本发明提供的便携地质几何测量仪的立体结构示意图，图2是本发明提供的开合手指40的局部放大示意图。

本发明提供一种便携地质几何测量仪，便携地质几何测量仪包括壳体组件10、驱动机构20、摆动臂30和至少三个开合手指40。驱动机构20设置在壳体组件10中；摆动臂30与驱动机构20连接，驱动机构20用于驱动摆动臂30转动和摆动，摆动臂30转动的平面和摆动的平面相互垂直；至少三个开合手指40以摆动臂30为轴线圆周设置在摆动臂30上且与摆动臂30转动连接，至少三个开合手指40可以等间距，至少三个开合手指40分别与驱动机构20啮合连接，驱动机构20带动摆动臂30转动，摆动臂30带动至少三个开合手指40转动，驱动机构20带动至少三个开合手指40同步张开或者聚拢。

开合手指40包括开合座41、微调组件42、激光测距器43和两个激光发射器44，开合座41与摆动臂30转动连接且与驱动机构20啮合连接，驱动机构20驱动开合座41相对于摆动臂30转动，微调组件42设置在开合座41上，两个激光发射器44以微调组件42的中心线对称设置在微调组件42上，微调组件42用于同步调整两个激光发射器44的开合角度，两个激光发射器44在微调组件42的作用下同步张开或者聚拢，激光测距器43设置在开合座41的中心处。

为了使本领域的技术人员对本申请的技术方案有更进一步地认识，以下将以具体的实施过程进行讲解，但是不对本申请造成任何限定。1将壳体组件10放在地面上，打开激光发射器44；2驱动机构20带动摆动臂30转动和摆动，带动至少三个开合手指40开合，同时调整微调组件42，微调组件42带动两个对称的激光发射器44开合，最终确保每个开合手指40上的两个激光发射器44发出的激光所得到的交点准确落在待测平面上，记录驱动机构20的转动角度；3每个开合手指40上的激光测距器43测量与待测平面的距离，进一步确认每个开合手指40到待测平面的距离是相同的；4通过驱动机构20的转动角度计算出待测平面相对于地面的倾斜角度。

在本实施例中，因为每个开合手指40上的两个激光发射器44发出的光线所形成的交点均落在待测平面上，所以至少三个开合手指40就可以在待测平面上形成至少三个交点，至少三个交点确定一个面；因为至少三个开合手指40是以摆动臂30为轴线圆周设置在摆动臂30上，所以摆动臂30垂直于待测平面。驱动机构20在驱动摆动臂30转动和摆动的过程中，以及在驱动至少三个开合手指40开合时会形成转动角度的数据，通过驱动机构20的转动角度计算出待测平面相对于地面的倾斜角度。

开合座41包括第一座411和第二座412，第一座411垂直连接于第二座412的中心处，第一座411和第二座412形成一个T形结构，第一座411远离第二座412的一端设置有齿槽，第一座411设置有齿槽的一端与驱动机构20啮合且与摆动臂30转动连接，激光测距器43设置在第二座412的中心处。驱动机构20带动第一座411绕摆臂32转动，第一座411带动第二座412转动。

微调组件42包括手动齿轮421、同步齿条422、两个同步齿轮423和两个手指块424，手动齿轮421与第一座411转动连接，同步齿条422与第二座412滑动连接且与手动齿轮421啮合，同步齿条422呈中心对称，两个同步齿轮423分别与第二座412的相对两端转动连接且对称啮合于同步齿条422，两个手指块424分别与两个同步齿轮423连接，激光发射器44设置在手指块424上。转动手动齿轮421，手动齿轮421带动同步齿条422滑动，同步齿条422带动同步齿轮423转动，手指块424和同步齿轮423一起转动，手指块424同时带动激光发射器44开合，从而转动手动齿轮421，就可以微调两个激光发射器44的发射角度。

请参阅图1至图5，图3是本发明提供的便携地质几何测量仪的分解结构示意图，图4是本发明提供的便携地质几何测量仪在竖向上的截面结构示意图，图5是本发明提供的便携地质几何测量仪在纵向上的截面结构示意图。

摆动臂30包括转臂31和摆臂32，转臂31装配于壳体组件10中且从壳体组件10中伸出，摆臂32与转臂31转动连接，开合座41与摆臂32转动连接，驱动机构20用于驱动转臂31转动，且用于驱动摆臂32摆动，转臂31转动的平面和摆臂32摆动的平面相互垂直。因为摆臂32与转臂31连接在一起，所以驱动机构20驱动转臂31转动的同时，摆臂32同转臂31一起转动，另外摆臂32可以通过驱动机构20实现摆动的运动，在开合座41与摆臂32连接的情况下，开合座41可以带着开合手指40转动和摆动。

壳体组件10包括壳身11、壳盖12和齿圈13，壳盖12与壳身11转动连接，齿圈13与壳盖12连接，壳盖12开设有非圆形的装配通槽，装配通槽可以是椭圆形、方形、三角形等，转臂31装配于壳身11中且从装配通槽中伸出，转臂31的外轮廓与装配通槽适配。驱动机构20包括转动电机21和转动齿轮22，转动电机21与壳身11连接，转动齿轮22与转动电机21的输出端连接，转动齿轮22与齿圈13啮合。转动电机21带动转动齿轮22转动，转动齿轮22带动齿圈13转动，壳盖12和齿圈13一起转动，因为转臂31与装配通槽适配，所以在壳盖12转动的同时，壳盖12会带动转臂31一起转动。

驱动机构20包括第一摆动组件23、第二摆动组件24和桥接臂25，第一摆动组件23和第二摆动组件24分别设置转臂31上，摆臂32与第一摆动组件23的输出端连接，桥接臂25穿设摆臂32，桥接臂25的相对两端均设置有螺纹，桥接臂25设置有螺纹的一端分别与至少三个开合座41啮合，桥接臂25设置有螺纹的另一端与第二摆动组件24啮合。第一摆动组件23启动后可以带动摆臂32转动，第二摆动组件24启动后可以带动桥接臂25转动，桥接臂25带动至少三个开合座41做开合运动。

第一摆动组件23包括摆动电机231、第一传动组件232、摆动编码器233、第一传动轴234和第二传动组件235，摆动电机231和摆动编码器233分别设置在转臂31上，第一传动轴234与转臂31转动连接，第一传动组件232分别与摆动电机231的输出端和第一传动轴234连接，第二传动组件235分别与第一传动轴234和摆臂32连接，摆动编码器233用于检测摆动电机231的转动角度。第二摆动组件24包括开合电机241、第三传动组件242、开合编码器243、第二传动轴244、第四传动组件245和第三传动轴246，开合电机241和开合编码器243分别设置在转臂31上，第二传动轴244与转臂31转动连接且套设于第一传动轴234，第三传动轴246与摆臂32转动连接且与桥接臂25啮合，第三传动组件242分别与开合电机241的输出端和第二传动轴244连接，第二传动组件235分别与第二传动轴244和第三传动轴246连接，开合编码器243用于检测开合电机241的转动角度。第一传动组件232可以是皮带轮传动，也可以是链条传动。第二传动组件235可以是皮带轮传动，也可以是链条传动。

便携地质几何测量仪还包括纠偏组件，纠偏组件与转臂31转动连接，纠偏组件用于纠正转臂31与地面之间的夹角。在上述实施例中均默认地面为水平状态，但是如果地面不水平时，待测面通过便携地质几何测量仪测量出相对于地面的倾斜角度就不能客观的反映出待测面的倾斜状态。因此本实施例通过纠偏组件提前测量出地面的坡度，进而在计算待测面的倾斜角度时进行补偿，提高待测面的测量精度。

纠偏组件包括重力座、重力锤、纵向编码器和横向编码器，重力座在纵向上与转臂31转动连接，重力锤在横向上与重力座转动连接，纵向编码器与转臂31连接，纵向编码器用于检测重力座的转动角度，横向编码器与重力座连接，横向编码器用于检测重力锤的转动角度。纵向编码器和横向编码器相互配合，精准得到地面相对于转臂31的倾斜角度。

壳体组件10还包括三个支脚14，三个支脚14圆周阵列设置在壳身11的底部，三个支脚14的末端到壳身11的底部距离相等。因此当三个支脚14同时接触地面时，壳身11的底部与地面是平行的。

请参阅图6，图6是本发明提供的便携地质几何测量仪的原理示意图。

摆动编码器233检测出摆动臂30的摆动角度为d,纵向编码器检测出重力座纵向摆动的角度为b，横向编码器检测出重力锤横向摆动的角度为a,角度f为墙壁与地面之间的夹角，角度g为墙壁与水平面之间的夹角，通过角度a和角度b利用三角函数关系计算出角度e，则角度f＝360度-90度-90度-角度d；角度g＝360度-90度-角度e-角度d。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种便携地质几何测量仪，其特征在于，所述便携地质几何测量仪包括：

壳体组件(10)；

驱动机构，设置在所述壳体组件(10)中；

摆动臂(30)，与所述驱动机构(20)连接，所述驱动机构(20)用于驱动所述摆动臂(30)转动和摆动；和

至少三个开合手指(40)，以所述摆动臂(30)为轴线圆周设置在所述摆动臂(30)上且与所述摆动臂(30)转动连接，所述至少三个开合手指(40)分别与所述驱动机构(20)啮合连接，所述开合手指(40)包括开合座(41)、微调组件(42)、激光测距器(43)和两个激光发射器(44)，所述开合座(41)与所述摆动臂(30)转动连接且与所述驱动机构(20)啮合连接，所述微调组件(42)设置在所述开合座(41)上，所述两个激光发射器(44)以所述微调组件(42)的中心线对称设置在所述微调组件(42)上，所述微调组件(42)用于同步调整所述两个激光发射器(44)的开合角度，所述激光测距器(43)设置在所述开合座(41)的中心处。

2.根据权利要求1所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述开合座(41)包括第一座(411)和第二座(412)，所述第一座(411)垂直连接于所述第二座(412)的中心处形成T形结构，所述第一座(411)远离所述第二座(412)的一端设置有齿槽，所述第一座(411)设置有所述齿槽的一端与所述驱动机构(20)啮合且与所述摆动臂(30)转动连接，所述激光测距器(43)设置在所述第二座(412)的中心处。

3.根据权利要求2所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述微调组件(42)包括手动齿轮(421)、同步齿条(422)、两个同步齿轮(423)和两个手指块(424)，所述手动齿轮(421)与所述第一座(411)转动连接，所述同步齿条(422)与所述第二座(412)滑动连接且与所述手动齿轮(421)啮合，所述两个同步齿轮(423)分别与所述第二座(412)的相对两端转动连接且对称啮合于所述同步齿条(422)，所述两个手指块(424)分别与所述两个同步齿轮(423)连接，所述激光发射器(44)设置在所述手指块(424)上。

4.根据权利要求1所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述摆动臂(30)包括转臂(31)和摆臂(32)，所述转臂(31)装配于所述壳体组件(10)中且从所述壳体组件(10)中伸出，所述摆臂(32)与所述转臂(31)转动连接，所述开合座(41)与所述摆臂(32)转动连接，所述驱动机构(20)用于驱动所述转臂(31)转动，且用于驱动所述摆臂(32)摆动。

5.根据权利要求4所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，

所述壳体组件(10)包括壳身(11)、壳盖(12)和齿圈(13)，所述壳盖(12)与所述壳身(11)转动连接，所述齿圈(13)与所述壳盖(12)连接，所述壳盖(12)开设有非圆形的装配通槽，所述转臂(31)装配于所述壳身(11)中且从所述装配通槽中伸出，所述转臂(31)的外轮廓与所述装配通槽适配；

所述驱动机构(20)包括转动电机(21)和转动齿轮(22)，所述转动电机(21)与所述壳身(11)连接，所述转动齿轮(22)与所述转动电机(21)的输出端连接，所述转动齿轮(22)与所述齿圈(13)啮合。

6.根据权利要求4所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述驱动机构(20)包括第一摆动组件(23)、第二摆动组件(24)和桥接臂(25)，所述第一摆动组件(23)和所述第二摆动组件(24)分别设置所述转臂(31)上，所述摆臂(32)与所述第一摆动组件(23)的输出端连接，所述桥接臂(25)穿设所述摆臂(32)，所述桥接臂(25)设置有螺纹的一端分别与至少三个所述开合座(41)啮合，所述桥接臂(25)设置有螺纹的另一端与所述第二摆动组件(24)啮合。

7.根据权利要求6所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，

所述第一摆动组件(23)包括摆动电机(231)、第一传动组件(232)、摆动编码器(233)、第一传动轴(234)和第二传动组件(235)，所述摆动电机(231)和所述摆动编码器(233)分别设置在转臂(31)上，所述第一传动轴(234)与所述转臂(31)转动连接，所述第一传动组件(232)分别与所述摆动电机(231)的输出端和所述第一传动轴(234)连接，所述第二传动组件(235)分别与所述第一传动轴(234)和所述摆臂(32)连接，所述摆动编码器(233)用于检测所述摆动电机(231)的转动角度；

所述第二摆动组件(24)包括开合电机(241)、第三传动组件(242)、开合编码器(243)、第二传动轴(244)、第四传动组件(245)和第三传动轴(246)，所述开合电机(241)和所述开合编码器(243)分别设置在转臂(31)上，所述第二传动轴(244)与所述转臂(31)转动连接且套设于所述第一传动轴(234)，所述第三传动轴(246)与所述摆臂(32)转动连接且与所述桥接臂(25)啮合，所述第三传动组件(242)分别与所述开合电机(241)的输出端和所述第二传动轴(244)连接，所述第二传动组件(235)分别与所述第二传动轴(244)和所述第三传动轴(246)连接，所述开合编码器(243)用于检测所述开合电机(241)的转动角度。

8.根据权利要求4所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述便携地质几何测量仪还包括纠偏组件，所述纠偏组件与所述转臂(31)转动连接，所述纠偏组件用于纠正所述转臂(31)与地面之间的夹角。

9.根据权利要求8所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述纠偏组件包括重力座、重力锤、纵向编码器和横向编码器，所述重力座在纵向上与所述转臂(31)转动连接，所述重力锤在横向上与所述重力座转动连接，所述纵向编码器与所述转臂(31)连接，所述纵向编码器用于检测所述重力座的转动角度，所述横向编码器与所述重力座连接，所述横向编码器用于检测所述重力锤的转动角度。

10.根据权利要求5所述的便携地质几何测量仪，其特征在于，所述壳体组件(10)还包括三个支脚(14)，所述三个支脚(14)圆周阵列设置在所述壳身(11)的底部，所述三个支脚(14)的末端到所述壳身(11)的底部距离相等。