CN115031625A - 一种直线测量装置、测量机构、测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直线测量装置、测量机构、测量系统及测量方法，其中直线测量装置包括第一顶杆和直线位移传感器，所述第一顶杆连接在所述直线位移传感器的一端，所述第一顶杆能够让绷直线穿过或吸附于绷直线，所述直线位移传感器用于自动测量所述第一顶杆的直线位移。本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用直线位移传感器自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患；可以同时获得多点的测量信息，得到待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

Description

一种直线测量装置、测量机构、测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，特别是一种直线测量装置、测量机构、测量系统及测量方法。

背景技术

目前大多数有垂直度安装要求的设备、轨道、面板等设施普遍使用吊垂线及准直仪等设备进行人工测量，测量人员读数及环境干扰造成的测量误差不能很好的控制，同时在多次施工的现场需要反复安装测量设备，在不同的高程上测量需要人员上下攀爬，存在较大的安全隐患，且这些测量设备需要专业的测量人员进行操作，对人员的要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种直线测量装置、测量机构、测量系统及测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直线测量装置，包括第一顶杆和直线位移传感器，所述第一顶杆连接在所述直线位移传感器的一端，所述第一顶杆能够让绷直线穿过或吸附于绷直线，所述直线位移传感器用于自动测量所述第一顶杆的直线位移。

本发明通过设置绷直线，所述绷直线为拉直、绷直的线段，即非松弛、非弯曲的线段，利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，再通过设置第一顶杆，将绷直线穿过第一顶杆或将第一顶杆吸附于绷直线，从而使得第一顶杆与绷直线接触点的具体位置可以进行确定，进一步通过直线位移传感器自动测量第一顶杆的直线位移，可以实现精确测量。

本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，从而可以布置多个测量装置，并保证多个接触点的位置准确，进而对多个测量点进行自动测量，可以获得待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用直线位移传感器自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患。

作为本发明的优选方案，所述第一顶杆设有通孔或通槽，所述通孔或所述通槽与所述绷直线相适配，所述通孔或所述通槽能够让所述绷直线穿过。通孔或通槽的大小基本与绷直线的外形一致，使得在测量过程中第一顶杆与绷直线接触点的位置基本保持不变，进而提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述第一顶杆设有磁性体，所述磁性体能够吸附于所述绷直线。通过磁性体吸附在绷直线，使得在测量过程中第一顶杆与绷直线接触点的位置保持不变，进而提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述第一顶杆设有通孔或通槽，且在所述通孔或所述通槽处安装有磁性体，所述通孔或所述通槽能够让所述绷直线穿过，且所述磁性体能够吸附于所述绷直线。通孔或通槽的大小基本与绷直线的外形一致，再通过磁性体吸附在绷直线，使得在测量过程中第一顶杆与绷直线接触点的位置保持不变，进一步提高测量精度。

作为本发明的优选方案，所述磁性体包括磁铁、磁石等。

作为本发明的优选方案，还包括第二顶杆，所述第二顶杆和所述第一顶杆分别设置在所述直线位移传感器的两端，所述第二顶杆用于顶紧测量点。使用时，可以通过外力使得第二顶杆前端顶紧测量点，保证测量信息的准确性。

作为本发明的优选方案，还包括弹性件，所述第二顶杆通过所述弹性件与所述直线位移传感器固定连接。通过设置弹性件，从而便于第二顶杆前端顶紧测量点。

作为本发明的优选方案，还包括激光传感器，所述激光传感器与所述直线位移传感器固定连接，所述激光传感器用于自动测量所述直线位移传感器到测量点的直线距离。如此，直线测量装置无需接触待测量物体，采用非接触式测量方式，更加便于安装和实施

作为本发明的优选方案，所述激光传感器能够替换为超声测距传感器。

本发明还公开了一种直线测量机构，包括绷直线和任一所述的直线测量装置，所述绷直线穿过所述第一顶杆，或所述第一顶杆吸附于所述绷直线。

作为本发明的优选方案，所述绷直线为铅垂线或斜拉线，只需所述绷直线处于绷直状态，而不是松弛、弯曲状态即可。

本发明还公开了一种直线测量系统，包括绷直线和任一所述的一种直线测量装置，所有所述直线测量装置沿着所述绷直线间隔布置，所述绷直线穿过所有所述第一顶杆，或所有所述第一顶杆均吸附于所述绷直线。

本发明还公开了一种直线测量方法，包括以下步骤：

步骤一：在测量面的一旁设置绷直线，在所述测量面或所述测量面附近固定安装多个任一所述的直线测量装置，所有所述直线测量装置沿着所述绷直线间隔布置，所述绷直线穿过所有所述第一顶杆，或所有所述第一顶杆均吸附于所述绷直线；

步骤二：通过所述直线位移传感器自动测量所述第一顶杆的直线位移；

步骤三：通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面的直线度。此处所述的获取所述测量面的直线度，包括判断所述测量面是否平直，以及具体计算得到所述测量面的直线度的数值两种情况。只要能满足任何一种情况，均属于本发明的保护范围。

作为本发明的优选方案，所述步骤一中，所述绷直线的数量为至少两条，所有所述绷直线平行设置，且每条所述绷直线上均固定安装多个任一所述的直线测量装置，所述步骤三中，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面的直线度和平面度。此处所述的获取所述测量面的平面度，包括判断所述测量面是否平直，以及具体计算得到所述测量面的平面度的数值两种情况。只要能满足任何一种情况，均属于本发明的保护范围。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中，通过读取激光传感器或超声测距传感器的数据，自动测量所述直线位移传感器到所述测量点的直线距离。

作为本发明的优选方案，所述步骤二中，将所述测量信息发送至控制装置，所述步骤三中，所述控制装置对所述测量信息进行处理，计算得到所述测量面的直线度或平面度，并实时显示。

作为本发明的优选方案，所述步骤三中，当测量信息和/或计算得到的直线度和/或平面度超过阈值时，所述控制装置进行报警。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置绷直线，所述绷直线为拉直、绷直的线段，即非松弛、非弯曲的线段，利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，再通过设置第一顶杆，将绷直线穿过第一顶杆或将第一顶杆吸附于绷直线，从而使得第一顶杆与绷直线接触点的具体位置可以进行确定，进一步通过直线位移传感器自动测量第一顶杆的直线位移，可以实现精确测量。

2、本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，从而可以布置多个测量装置，并保证多个接触点的位置准确，进而对多个测量点进行自动测量，可以获得待测物体的直线度、垂直度、倾斜角度、平面度、扭转情况等参数。

3、本发明利用绷直线的直线度或垂直度作为测量参考，保证了测量数据的准确性，且方案简单，便于实施；利用直线位移传感器自动测量，降低了对测量人员的要求，避免了测量人员人工测量产生的误差，且减少了安全隐患

4、本发明无需重复安装，外部环境干扰小，测量精度高，测量得到的数据可远程读取，便于后续数据处理。

附图说明

图1是本发明实施例1所述的测量机构的结构示意图。

图2是本发明实施例1所述的测量系统的结构示意图。

图3是本发明实施例2所述的第一顶杆的通槽的结构示意图。

图4是本发明实施例3所述的第一顶杆的通槽的结构示意图。

图5是本发明实施例4所述的第一顶杆的通孔的结构示意图。

图6是本发明实施例5所述的第一顶杆的磁性体的结构示意图。

图7是本发明实施例6所述的测量机构的结构示意图。

图8是本发明实施例7所述的测量机构的结构示意图。

图9是本发明实施例8所述的测量机构的结构示意图。

图标：1-绷直线，2-铅锤，3-第二顶杆，4-弹性件，5-第一顶杆，6-固定端，7-测量面，8-激光传感器，9-通孔，10-通槽，11-直线位移传感器，12-磁性体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种直线测量机构，包括绷直线1和直线测量装置。

在本实施例中所述绷直线1为铅垂线，在所述绷直线1的底部悬挂有铅锤2，而所述绷直线1的顶部可以固定在任何固定点，所述绷直线1在测量时起参照作用。

在本实施例中所述直线测量装置包括第一顶杆5和直线位移传感器11，所述第一顶杆5和所述直线位移传感器11固定连接，所述测量装置通过固定架固定在靠近待测物体的某一结构上，通过设计固定架的结构(例如采用直线导轨)，可以保证直线测量装置的直线位移传感器11保持直线运动。

所述第一顶杆5固定设置在所述直线位移传感器11的一端，所述直线位移传感器11的另一端则为第二顶杆3，因此，可直接顶紧待测物体(例如可直接施加外力)。而第一顶杆5上设有通孔9，所述通孔9与所述绷直线1相适配，所述绷直线1穿过所述通孔9。

因此，铅垂线因重力作用保持垂直状态，而直线测量装置的第二顶杆3顶紧待测物体，且直线测量装置通过第一顶杆5上的通孔9与铅垂线相连接。当待测物体的位置发生变化(比如倾斜等)时，第一顶杆5会产生直线位移，继而可通过直线位移传感器11得到第一顶杆5的位移量，继而计算出待测物体的新位置。通过对一个测量点(测量点指直线测量装置与待测物体的接触点(接触测量的情况下，如本实施例)，或测量装置的激光或超声发射到待测物体的位置(非接触测量的情况下，如实施例7))多次采集数据，可以反映待测物体的空间位置随时间的变化情况。而直线位移传感器11获得的数据，可以直接向外传输至控制装置，所述控制装置将收集的数据通过有线(网线，usb线等)或无线(WIFI，移动通讯等)的方式传输至计算机或手机等具备数据处理能力的装置上，从而便于对数据进行处理分析和报警处理。

如图2所示，一种测量系统，包括绷直线1和多个所述的直线测量装置，所有所述直线测量装置沿着所述绷直线1间隔布置，所述绷直线1穿过所有所述通孔9。即在待测物体附近固定安装多个所述测量装置，每个所述测量装置的通孔9均与绷直线1相连接，继而可以保证所有所述通孔9位于同一根铅垂线上，即保证所有所述通孔9垂直布置。如此，通过布置所述测量系统，可以同时获得多个测量点的测量结果，得到待测物体的平面度、垂直度、倾斜角度、扭转情况等参数。需要说明的是，在得到多个测量点第一顶杆5的直线位移后，无需进行计算，就可以根据直线位移是否一致初步判断测量面7是否垂直，获取测量面7的直线度。之后，若有必要，可通过具体换算得到测量面7的直线度、垂直度、倾斜角度等。

更进一步的，通过设置两条相互平行的所述绷直线1，每条所述绷直线1上均固定安装多个所述的直线测量装置，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取测量面7的直线度和平面度、扭转情况等参数。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例采用通槽10代替了通孔9。通槽10的槽口大小与绷直线1的尺寸大致相同，从而能够卡紧所述绷直线1。

实施例3

如图4所示，本实施例与实施例2的区别在于，本实施例还在通槽10处安装了磁性体12，通过将绷直线1选用钢绞线等，再设置磁性体12(包括磁铁、磁石等)，从而使得通槽10和绷直线1进一步贴合紧密，使得通槽10和绷直线1的接触位置更加准确，从而增强了测量信息的准确性。

实施例4

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例还在通孔9处安装了磁性体12，通过将绷直线1选用钢绞线等，再设置磁性体12(包括磁铁、磁石等)，从而使得通孔9和绷直线1进一步贴合紧密，使得通孔9和绷直线1的接触位置更加准确，从而增强了测量信息的准确性。

实施例5

如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例取消了通孔9，而是直接在第一顶杆5的端部安装磁性体12(包括磁铁、磁石等)，再将将绷直线1选用钢绞线等，从而磁性体12能直接吸附在绷直线1上，同样可以实现准确测量。

实施例6

如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的绷直线1不是铅垂线，而是绷直或拉直的线段，可以是垂线也可以是斜线。具体的，可以通过在绷直线1的端部设置紧线器，将线段拉从而实现绷直线1。在本实施例中，绷直线1的两端固定在固定端6上。因为，绷直线1在测量时起参照作用，因此，需采用非松弛、非弯曲的线段实现，而将线段拉直或绷直的方式有很多，在此不再详述。

当绷直线1为垂线时，其原理和实施例1完全一致，再次不再详述。

而当绷直线1为斜线时，同样可以在测量面7布置多个所述直线测量装置，从而可以同时获得多个测量点的测量信息，只需在数据处理时，计入斜线的斜率即。

实施例7

如图8所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例在所述第二顶杆3和所述直线位移传感器11之间安装了弹性件4(包括弹簧等)，从而使得第二顶杆3能始终顶紧待测物体。

实施例8

如图9所示，本实施例与实施例6的区别在于，本实施例取消了所述第二顶杆3，而是直接在所述直线位移传感器11上安装激光传感器8(或超声测距传感器)，通过激光传感器8测量所述直线位移传感器11到测量点的距离。

如此，在安装时，直线测量装置通过固定架固定在靠近待测物体的某一固定结构上，直线测量装置无需直接跟待测物体接触。在测量时，第一顶杆5上通孔9到测量点的距离d，被拆解为两个距离d1和d2，即d＝d1+d2。d1为直线位移传感器11到待测物体的测量点的距离，该部分距离可直接通过激光传感器8测量得到，d2为直线位移传感器11到通孔9的距离，该部分距离可由直线位移传感器11测量第一顶杆5的直线位移换算得到。两部分测量获得的数据，均可以直接向外传输至计算机或手机等机构，从而便于对数据进行处理分析。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种直线测量装置，其特征在于，包括第一顶杆(5)和直线位移传感器(11)，所述第一顶杆(5)连接在所述直线位移传感器(11)的一端，所述第一顶杆(5)能够让绷直线(1)穿过或吸附于绷直线(1)，所述直线位移传感器(11)用于自动测量所述第一顶杆(5)的直线位移。

2.根据权利要求1所述的一种直线测量装置，其特征在于，所述第一顶杆(5)设有通孔(9)或通槽(10)，所述通孔(9)或所述通槽(10)与所述绷直线(1)相适配，所述通孔(9)或所述通槽(10)能够让所述绷直线(1)穿过。

3.根据权利要求1所述的一种直线测量装置，其特征在于，所述第一顶杆(5)设有磁性体(12)，所述磁性体(12)能够吸附于所述绷直线(1)。

4.根据权利要求1所述的一种直线测量装置，其特征在于，所述第一顶杆(5)设有通孔(9)或通槽(10)，且在所述通孔(9)或所述通槽(10)处安装有磁性体(12)，所述通孔(9)或所述通槽(10)能够让所述绷直线(1)穿过，且所述磁性体(12)能够吸附于所述绷直线(1)。

5.根据权利要求3或4所述的一种直线测量装置，其特征在于，所述磁性体(12)包括磁铁或磁石。

6.根据权利要求1所述的一种直线测量装置，其特征在于，还包括第二顶杆(3)，所述第二顶杆(3)和所述第一顶杆(5)分别设置在所述直线位移传感器(11)的两端，所述第二顶杆(3)用于顶紧测量点。

7.根据权利要求6所述的一种直线测量装置，其特征在于，还包括弹性件(4)，所述第二顶杆(3)通过所述弹性件(4)与所述直线位移传感器(11)固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种直线测量装置，其特征在于，还包括激光传感器(8)，所述激光传感器(8)与所述直线位移传感器(11)固定连接，所述激光传感器(8)用于自动测量所述直线位移传感器(11)到测量点的直线距离。

9.根据权利要求8所述的一种直线测量装置，其特征在于，所述激光传感器(8)能够替换为超声测距传感器。

10.一种直线测量机构，其特征在于，包括绷直线(1)和如权利要求1-9任一所述的直线测量装置，所述绷直线(1)穿过所述第一顶杆(5)，或所述第一顶杆(5)吸附于所述绷直线(1)。

11.根据权利要求10所述的一种直线测量机构，其特征在于，所述绷直线(1)为铅垂线或斜拉线。

12.一种直线测量系统，其特征在于，包括绷直线(1)和若干个如权利要求1-9任一所述的一种直线测量装置，所有所述直线测量装置沿着所述绷直线(1)间隔布置，所述绷直线(1)穿过所有所述第一顶杆(5)，或所有所述第一顶杆(5)均吸附于所述绷直线(1)。

13.一种直线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在测量面(7)的一旁设置绷直线(1)，在所述测量面(7)或所述测量面(7)附近固定安装多个如权利要求1-9任一所述的直线测量装置，所有所述直线测量装置沿着所述绷直线(1)间隔布置，所述绷直线(1)穿过所有所述第一顶杆(5)，或所有所述第一顶杆(5)均吸附于所述绷直线(1)；

步骤二：通过所述直线位移传感器(11)自动测量所述第一顶杆(5)的直线位移；

步骤三：通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面(7)的直线度。

14.根据权利要求13所述的一种直线测量方法，其特征在于，所述步骤一中，所述绷直线(1)的数量为至少两条，所有所述绷直线(1)平行设置，且每条所述绷直线(1)上均固定安装多个如权利要求1-9任一所述的直线测量装置，所述步骤三中，通过读取同一时刻不同测量点的测量信息，来获取所述测量面(7)的直线度和平面度。

15.根据权利要求13所述的一种直线测量方法，其特征在于，所述步骤二中，通过读取激光传感器(8)或超声测距传感器的数据，自动测量所述直线位移传感器(11)到所述测量点的直线距离。

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