CN1210254A - X、y、z轴相对判读检测方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置,其主要是藉由两如不倒翁之上轻下重的内球框(4)与中球框(3)以定位轴承(45)、(36)依不同轴向将其定位于一圆环框(2)内,而使该内球框(4)与中球框(3)可分别呈X轴及Y轴摆动,而于静止时,提供X轴及Y轴两者之XO°+YO°的基准平面,Z轴根据平面基准,而可相对判读各角度的平面数据,可检测出一平面或垂直或倾斜的数据,同时藉由设于内球框的指南针(445)可得知一倾斜角的方位。

Description

X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置

本发明涉及测量仪器类，特别涉及一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置。

如公众所知，早期使用于测量墙壁或门框柱等待测物(72)(如附图1所示)是否垂直时，其大都使用一种利用地心引力悬挂有吊线(71)的重锤(7)，其在使用时，必须将其予以悬吊，并使其与待测物(72)间保持一段距离，否则将会使重锤(7)碰触待测物，而失去使用，且使用时也须等重锤(7)完全静止不动时方可进行目测，且因待测物(72)与吊线(71)之间有一距离存在，因此，以目测修正待测物(72)时将存在极大的误差，若遇待测物(72)的面积较大时，必须同时在多个位置悬吊重锤(7)或作重复多个位置之悬吊，方可进行待测物(72)的垂直校正，因此，此种具吊线(71)的重锤在实际使用时，实有准确度低及耗时等缺点，而且此种测量方式仅作Y方向前后修正或X方向左右修正，无法测量倾斜角度或平面。

如附图2、附图3所示，为另一种传统气泡管式测量装置(8)，其是在本体(81)上设有代表XX之气泡管(82)及YY之气泡管(83)，并在每一气泡管(82)、(83)的中央设有核对的准位刻度(822)、(832)，藉由气泡管(82)、(83)中之气泡(821)、(831)位置与准位刻度(822)、(832)之关系，以判别物体是否水平，但此种以气泡管(82)、(83)之测量方式，其气泡(821)、(831)之轮廓大小常因气泡管(82)、(83)壁不同位置的形状不同，而产生差异，且气泡(821)、(831)通常无法相当精确地与准位刻度(822)、(832)对齐，再加上目测之误差，基于前述种种因素之累积，而使所测得的数据产生相当大的误差，且气泡管(82)、(83)中的液体常因气候温度的变化而造成蒸发流失，而使气泡(821)、(831)产生扩大的现象，而使气泡(821)、(831)与准位刻度(822)、(832)核对困难，造成更大的误差，且此种装置与吊线(71)之重锤(7)同样具有无法测量倾斜面角度的困难。

本发明的目的就是针对上述传统测量用具之实用困难及结构存在的缺点，而提供一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，以其独特的结构设计，可精确、快速地检测出一平面是否垂直及倾斜，以及其倾斜的角度。

本发明的检测方法及其使用装置的技术方案：

将本发明X、Y、Z三轴之相对关系融合一体，并以相当明确且易读之刻度分别表现在内球框、中球框及外球壳，而在不同层次的刻度产生重叠时，可轻易地读出所得到的数据，使一般人均可轻易了解并使用；将本发明的装置之基座直接贴靠在待测物，而可迅速测得待测物之垂直、水平或倾斜之状态及其数据，藉由此种物理特性，可将本发明之装置装设于各矗立的高楼大厦或各建筑物特定位置，以长期监控侦测各大厦或建筑物因地震、地层变动或水土流失所造成之地层下陷等因素，而发生倾斜之状态，藉由本发明之装置所呈现X、Y及Z轴三维空间的相对状态，而可长期且即时地监测并得知各建筑物的非常态改变，以即时得到预警的效果，同时并可在本发明之装置的每一定位轴承处，连接一转动感测器，并将X、Y、Z轴之转动位移经电子电路转换成数字显示，并连接至建筑物的明显位置，而可由数字显示器或荧幕上清楚得知X、Y及Z轴的数据；藉由设于装置的内球框内之指南针及基座顶面周缘之方位刻度，而同步检测出一倾斜角的方向；藉由可使一般人可简易且快速地读取X、Y及Z轴三者间的相关数据，除可广泛使用于各种精密测量之用，甚至可做为各种测量仪器的校正或基准外，也可广泛使用于儿童及各阶层的教学，可帮助学生对X、Y及Z轴三维空间的认识及了解垂直、平面及倾斜等概念。

本发明之使用装置的技术方案：

本发明之装置主要是藉由两如不倒翁之上轻下重的内球框与中球框，以定位轴承依不同轴向将其定位于一圆环框内，而使该内球框与中球框可分别呈X轴及Y轴摆动，该圆环框是以定位轴承且与中球框定位轴承呈垂直交叉的方向，枢设于一设于基座上之外球壳内，藉由内球框与中球框分别呈X、Y轴向之同步摆动，而于静止时提供X轴及Y轴两者之零度基准平面与外球壳(Z轴)间产生相对转动之位移关系，而可由内、中球框及外球壳顶端所设的零度基准刻度及经纬刻度、该基准平面数据，使外球壳(Z轴)可依循X轴及Y轴轨道测出各角度平面，而可检测出一平面或垂直或倾斜的数据，同时藉由设于内球框的指南针，可得知一倾斜角的方位；其中该内球框上方是为一顶端具零度基准刻度且周缘设有刻度的框架，其下方设有一周缘具扣孔的半圆容置座，于其内则容置一不受磁场影响的重锤体，于该重锤体的顶部平面设有一指南针，于其外缘两相对平衡处各设有一定位轴承以定位于中球框所设的定位孔内；而中球框是大于内球框，其上方为一顶端具零度基准圆孔且周缘设有刻度的框架，并于其刻度的框架上中央设有数个对称的长形镂空长孔，藉以可清楚判读内球框的摆动数据，该中球框的下方为一下受磁场影响的重锤体，并于其外缘与内球框呈垂直交错的两对称平衡处各设一定位轴承，藉以框设于一圆环框所设定位孔内，使内球框与中球框分别在X及Y轴方向的轨道摆动，并使其顶端的零度基准刻度保持朝上，该圆环框是在与中球框垂直交叉的外缘处，各设有一定位轴承，藉以框设在基座上且作为Z轴基准的外球壳内，受内球框与中球框所设重锤体的牵动，而与内球框与中球框一体呈X轴方向的摆动，此外，于内球框及中球框的重锤体呈垂直交叉的位置，各设有一贯穿螺孔，并在每一贯穿螺孔内各旋配一配重调整螺杆，以调整使X、Y、Z三轴归零的基准，藉此装置，可快速、精确地得到一平面是否倾斜、垂直或水平的数据，使外球壳(Z轴)依循X及Y轴轨道测出各角度的平面，而实现精确的三维空间检测。

下面详细说明本发明之装置的各构件所起的作用如下：

1、X轴球的代表，其是以内球框将其具体化，其是藉内球框底部所设重锤体的重量受地心自然吸引力使之常态下垂状，而使内球框重心的垂直点显示在上端的零度基准刻度，且该内球框定位在中球框上摆动，它在X轴向的轨道上呈左右摆动，而在静止时，可提供它的零度基准刻度，等于X轴球的X0°一维空间。

2、Y轴框的代表，其是以中球框将其具体化，其也藉中球框底部所设重锤体之重量受地心自然吸引力使之常态下垂状，而中球框重心的垂直点显示在顶端的零度基准圆孔，且该中球框是定位在一圆环框内呈Y轴向的轨道上前后摆动，同时也带动圆环框呈X轴向的左右摆动，而在静止时可提供它的零度基准圆孔，等于Y轴框的Y0°二维空间。

3、二维空间平面基因，是由前述代表X轴之内球框与代表Y轴之中球框所构成，两者在X轴向轨道或Y轴向轨道的轨道上均可提供两者同步相对的二维空间平面基因，等于X0°+Y0°。

4、Z轴座的代表，其是为外球壳，在外球壳上设有固定的可直读数据的核对座标，根据外球壳(Z轴)座上的零度基准刻度，称为Z0°，瞄准核对前述二维空间平面基因，而可判读为X0°+Y0°+Z0°，又为三次元的平面零度Z点，又基座行绕于轨道上，依Z轴座上的Z0°去核读二次元平面基因傍侧所标设经度5°，当可判读为X0°+Y0°+Z5°之平面上所产生的角度，也等于基座Z轴座在等Z角度，均可修正出以X、Y、Z三轴的相对理论的平面。

再者，若将本发明以X轴向为主，分别以多数个各方位角度设置，可以在增多的轴向轨道上提供每一方位角的判读，以使每一外球壳Z轴的Z0°可依循更多的轴向轨道判读，仿佛罗盘上的东→西、南→北、东南→西北、东北→西南的方向轨道。

广义说明，外球壳(Z轴)是在内球框(X轴)与中球框( Y轴)的平面上，该Z轴可在X轴向轨道上依循轨道行绕而作360°判读，也可在Y轴向轨道上依循轨道行绕而作360°判读，盖因可预设性之XYZ相对理论，而描绘出X轴的X0°于X轴向轨道上依循轨道规则性扮演它X0°的一维空间角色之定义，又轮廓出Y轴的Y0°于Y轴向轨道上依循轨道规则性扮演它Y0°的另一一维空间角色之定义，而依圆环框与内球框(X轴)、中球框(Y轴)的定位演变，促成了X轴X0°与Y轴的Y0°可不受阻碍地在轨道上常态相对地共持X0°+Y0°之二维空间平面基因，该平面基因是可预设性，故有可预知性，该可预设性是由X轴与Y轴两者的X0°+Y0°在侦测前同步有相对的精准依据，或者不相对时可予校正，而又可在外球壳(Z轴)上的核对座标核准，予直读根据的预知性。

进一步说明，X轴表达呈现的X0°与Y轴表达呈现的Y0°在常态时有共同的相对依据，该依据能见度相对时，要义推演X0°+Y0°两者已包含Z的函数，也即二维空间的平面基因已包含Z的基因存在，该基因若以球仪上的应用，甚为广泛，在球仪上所设的若干核对标点比比皆是，推演若举雷达站经纬仪、天文对外摄入的观测与投射上的预测标地，假设将本发明之可预设性之XYZ，演义为三个球仪，一个扮演X轴球，一个扮演Y轴球，两轴球在前述说明具有地心引力时可提供X0°+Y0°之平面基因，该基因两者的相对位置可显示在Y轴球上的若干位置，该若干位置均是平面基因扩展的参考值，因为X轴球的X0°与Y轴球的Y0°是在轴向轨道上定位而作者规则性动作，常态时静止是相对的，而所谓牵一发而动全身一词已应验在本发明上，倘若X0°与Y0°两者核对不齐，该两者的周围若干刻度也对不上，依此推论再将外围一个扮演Z轴球，该Z轴球也等于经纬仪对外观测的等Z座标，该等Z座标每每Z点若与X0°+Y0°的平面基因及若干扩展基因每每相对，则可了解对外飞行物的摄入或投射的更精演义，反之若该飞行物上设置了本发明的装置，它的飞行呈水平状可设为Z轴的Z0°，在Z0°时，飞行在X轴向轨道或Y轴向轨道，可与轨道上X0°+Y0°核对而直读出Z0°或其它等Z角度及若干XYZ相对论值。

上述说明已逻辑性地诠释轮廓出可预设性的XYZ相对理论，它们的演义价值宏观奠定了应用起步基础，可藉罗盘的方向仪、测距仪，再藉本发明之装置之基座不同刻度顺时针方位，不同座标微积分硬件，配合电脑电子可辅助的软硬件，以实现高科技之应用，例如，学术上立体座标XYZ教学、导航、激光焦点、瞄准、摄影、土木水利、置物测建筑工程、市政测量、制图雕刻、医学上之应用也极广泛。

上述阐述的本发明之可预设性之XYZ相对论，已诠释相对论的基础由机械结构的物理应用上，达到X轴、Y轴与Z轴三者推理，作规则性的在轴向轨道上代表X0°+Y0°+Z0°的精神领域，在常态下能互相约束完成它们的使命，而又在非常态下自我筛检论判，分辨几何原因故障的原因。可预设性之XYZ相对理论，藉着定位技术的演变与圆环框作疏解应用，以该定位的方法可引用在罗盘方向仪上，获得指南针盘永远朝上的状态，而不受倾斜影响卡住指南针，在作各种倾斜时，指南针能照常使用。

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为传统式的吊线重锤测量装置之结构示意图。

图2为另一传统的气泡管式测量装置立放时之实施例图。

图3为另一传统的气泡管式测量装置平放时之实施例图。

图4为本发明之装置的立体分解示意图。

图5为本发明之装置的立体外观示意图。

图6为本发明之装置的A-A向(X轴)剖视示意图。

图7为本发明之装置X轴(左右)方向倾斜5度时的实施例剖视示意图。

图8为本发明之装置X轴(左右)方向倾斜5度时各刻度间之关系位置示意图。

图9为本发明之装置的B-B向(Y轴)剖视示意图。

图10为本发明之装置Y轴(前后)方向倾斜5度时的实施例剖视示意图。

图11为本发明之装置Y轴(前后)方向倾斜5度时各刻度间之关系位置示意图。

图12为本发明之装置于水平时在外球壳顶端零度基准处所呈现的各刻度重叠状态示意图。

图13为本发明之装置于非水平时，仅呈现内球框与中球框之零度基准刻度重叠之状态示意图。

图14为本发明之装置X轴(左右)方向垂直时的实施例剖视示意图。

图15为本发明之装置Y轴(前后)方向垂直时的实施例剖视示意图。

图16为本发明之装置运用电子电路将X、Y及Z轴之转动位移转变为数字，并将其显示在数字显示器或荧幕显示器上的实施例示意图。

图17为本发明之装置使用指南针之实施例示意图。

图18、图19为本发明之装置另一实施例示意图。

图20、图21为本发明之装置再一实施例示意图。

图22为本发明之装置在外球壳底部设一投射光源的又一实施例剖视示意图。

图23为本发明之装置又一实施例剖视示意图。

(1)为外球壳、(11)、(42)为零度基准刻度、(12)、(43)为45度刻度、(13)、(23)、(361)为定位孔、(2)为圆环框、(21)、(36)、(45)、(221)为定位轴承、(22)为第二圆环框、(3)为中球框、(31)、(41)为框架、(32)为零度基准圆孔、(33)为镂空长孔、(34)、(431)为刻度、(35)为45度基准圆孔、(37)、(443)为重锤体、(371)、(441)为扣孔、(372)、(444)为螺孔、(373)、(4441)为调整螺杆、(374)为孔、(38)为激光装置、(381)为电池、(382)为投射镜头、(4)为内球框、(44)为容置座、(442)为穿孔、(445)为指南针、(5)为底座、(51)为投射光源、(52)为电池、(6)为电子电路、(61)为讯号线、(62)为荧幕显示器、(63)为数字显示器、(7)为重锤、(71)为吊线、(72)为待测物、(8)为测量装置、(81)为本体、(82)、(83)为气泡管、(821)、(831)为气泡、(822)、(832)为准位刻度、(9)为重锤指针、(91)为重锤部、(92)为定位轴承。

如附图4、附图5、附图6、附图9及附图17所示，本发明之装置主要是由外球壳(1)、圆环框(2)、中球框(3)、内球框(4)、基座(5)、重锤体(37)、(443)所组成，其是藉由两如不倒翁之上轻下重的内球框(4)与中球框(3)以定位轴承(45)、(36)依不同轴向将其定位于一圆环框(2)内，而使该内球框(4)与中球框(3)可分别呈X轴及Y轴摆动，且该圆环框(2)是以定位轴承(21)且与中球框(3)之定位轴承(36)呈垂直交叉方向枢设于基座(5)上的外球壳(1)内，藉由内球框(4)与中球框(3)分别呈X、Y轴向之同步摆动，并同时与外球壳(1)间产生相对转动的位移关系，可由内球框(4)、中球框(3)及外球壳(1)顶端所设的零度基准刻度(42)、零度基准圆孔(32)及零度基准刻度(11)得到一动态的基准数据，从而可检测出一平面或垂直或倾斜的数据，并藉由设于内球框的指南针(445)及基座顶面周缘之方位刻度可同时检测出一倾斜角的方向，其中，该内球框(4)上方是为一顶端具有零度基准刻度(42)且周缘设有45度刻度(43)及其它刻度(431)的框架(41)，其下方组设一周缘具有扣孔(441)的半圆容置座(44)，于其内则容置一不受磁场影响的重锤体(443)，在该重锤体(443)之顶部平面设有一指南针(445)，于其外缘两相对平衡处各设有一定位轴承(45)；中球框(3)大于内球框(4)，其上方为一顶端具有零度基准圆孔(32)且周缘设有45度基准圆孔(35)及刻度(34)的框架(31)，并在框架(31)上的刻度(34)中央设有数个对称的长形镂空长孔(33)，藉以可清楚判读内球框(4)的摆动数据，中球框(3)的下方组设一不受磁场影响且周缘具有扣孔(371)的重锤体(37)，并在其外缘与内球框(4)定位轴承(45)呈垂直交错的两对称平衡处各设一定位轴承(36)，以枢设在一圆环框(2)的定位孔(23)内，而使内球框(4)与中球框(3)可分别呈X轴向及Y轴向之摆动，并使其顶端的零度基准刻度(42)及零度基准圆孔(32)保持朝上状态，在圆环框(2)与中球框(3)定位轴承(36)垂直交叉的外缘两侧各设有一定位轴承(21)，以枢设于基座(5)上且为Z轴基准之外球壳(1)内，而受内球框(4)与中球框(3)所设重锤体(443)、(37)的牵动，而与内球框(4)及中球框(3)一体呈X轴方向的摆动，此外，在内球框(4)及中球框(3)的重锤体(443)、(37)上各设有一呈垂直交叉的贯穿螺孔(444)、(372)，并在贯穿螺孔(444)、(372)内各旋设一配重调整螺杆(4441)、(373)，以调整使X、Y两轴与Z轴三轴达到归零的基准，外球壳(1)是由上、下两半圆球壳所组成，在上、下两半圆球壳的接合面对称位置各设有一定位孔(13)，以供圆环框(2)的定位轴承(21)穿置定位，在外球壳(1)的顶端设有零度基准刻度(11)，并在该零度基准刻度(11)的十字交叉的球面上设有45度刻度(12)，外球壳(1)可为透明的，内球框(4)、中球框(3)可为透明或不透明或不同颜色的，以表达明显，使层次更为分明；基座(5)的一盒体，在其中央位置设有一圆孔，在其底部设有一盖体。藉此装置，可快速且精确地得到一平面是否倾斜、垂直或水平的数据，使外球壳(Z轴)可依循内球框(4)(X轴)及中球框(3)(Y轴)的摆动轨道测出平面或角度，而实现精确的三维空间检测。

结合附图说明本发明的装置的实施例：

如附图7、附图8、附图10至附图13所示，当待测物成左右方向5度倾斜时，测量其装置的内球框(4)之零度基准刻度(42)则位于中球框(3)之零度基准圆孔(32)的中央，但此时外球壳(1)的零度基准刻度(11)则位于内球框(4)与中球框(3)的左边偏5度位置或右边偏5度的位置(即Z轴零度基准刻度在XX轴上呈X0°+Y0°+Z5°如附图8所示)，而当待测物成前后方向5度倾斜时，该内球框(4)的零度基准刻度(42)则位于中球框(3)的零度基准圆孔(32)的中央，但此时外球壳(1)的零度基准刻度(11)则位于内球框(4)与中球框(3)的上方(即Z轴零度基准刻度在YY轴上呈X0°+Y0°+Z5°)或下方偏5度的位置(如附图11所示)，如附图8及附图11所示的X轴的零度基准刻度(42)与X轴的刻度(431)是随着内球框(4)摆动，它呈现在中球框(3)的零度基准圆孔(32)及中球框(3)的长形镂空长孔(33)上的刻度(34)内，以不同轴向定位，而于测试轨道上均可提供各角度的两者相对的平面基因，让Z轴简易核读。当待测物未呈水平状态时，则仅可得到该内球框(4)的零度基准刻度(42)位于中球框(3)的零度基准圆孔(32)的中央，但未对准外球壳(1)的零度基准刻度(11)(即X0°+Y0°如附图13所示)，而当测得一平面时，该内球框(4)的零度基准刻度(42)则位于中球框(3)的零度基准圆孔(32)的中央，同时外球壳(1)的零度基准刻度(11)也同时与其重叠(即X0°+Y0°+Z0°如附图12所示)。

如附图14、附图15所示，当待测物成左右方向90度垂直时，该内球框(4)的零度基准刻度(42)位于中球框(3)的零度基准圆孔(32)的中央，但此时外球壳(1)的零度基准刻度(11)则位于内球框(4)与中球框(3)的左边或右边偏90度的刻度位置(如附图14所示)，而当待测物成前后方向90度垂直时，该内球框(4)的零度基准刻度(42)则位于中球框(3)的零度基准圆孔(32)的中央，但此时外球壳(1)的零度基准刻度(11)位于内球框(4)与中球框(3)的前方或后方偏90度的刻度位置(如附图15所示)。

如附图16所示为本发明之装置实施例图，其是可于每一定位轴承(21)、(36)、(45)处连接一转动感测器(图中未表示)，并将X、Y及Z轴方向的每一定位轴承(21)、(36)、(45)的转动位移数据经讯号线(61)连接于电子电路(6)转换成数字显示，并连接至建筑物的明显位置，而可由数字显示器(63)或荧幕显示器(62)上清楚得知X、Y及Z轴的数据。

如附图18、附图19所示，为本发明之装置另一实施例示意图，其是保留内球框(4)，在其外以一个第二圆球框(22)代替中球框(3)，该第二圆球框(22)也设有两定位轴承(221)，以枢设于圆环框(2)内，而得到如中球框(3)循Y轴(前后)方向的摆动，可藉由内球框(4)上的零度基准刻度(42)及其它刻度(431)与外球壳(1)上的零度基准刻度(11)达到相同的功效。

如附图20、附图21所示，为本发明之装置的再一实施例示意图，其是在中球框(3)内框设一也呈X轴(左右)方向摆动的重锤指针(9)，该重锤指针(9)的下方则设有一重锤部(91)，以受地心引力而使重锤指针(9)保持朝上，并藉其两侧端所设的定位轴承(92)将重锤指针(9)枢设于中球框(3)内，也可藉外球壳(1)(Z轴)依循该重锤指针(9)(X轴)与中球框(3)(Y轴)的摆动轨道而测出一平面或一倾斜角度。

如附图22所示，为本发明之装置又一实施例示意图，其是在基座(5)内位于外球壳(1)的底部设一具有电池(52)的投射光源(51)，当内球框(4)、中球框(3)皆为透明时，可藉内球框(4)、中球框(3)及外球壳(1)本身之导光，而使通体明亮，更有助于读取刻度及利于夜间使用。

如附图23所示，为本发明之装置又一实施例示意图，其是在内球框(4)中央垂直向上设一具有电池(381)的激光装置(38)或红外线，并使该激光装置(38)或红外线的顶端穿入内球框(4)顶端之孔(374)内，以藉由该激光装置(38)或红外线顶端的投射镜头(382)所发射的激光光点或红外线做为零度基准刻度，而以激光光点或红外线投射方式与中球框(3)的零度基准圆孔(32)及外球壳(1)的零度基准刻度(11)及其它刻度构成明显的相对关系，而实现另一种更易读取数据的设计。

本发明之装置可快速、精确地得到一平面或物体是否倾斜、垂直或水平的数据，使外球壳(Z轴)可依循内球框(X轴)及中球框(Y轴)的摆动轨道测出平面角度，而实现精确的三维空间检测。

Claims (12)

1、一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，其特征在于：其判读检测方法是藉由两如不倒翁之上轻下重的内球框与中球框，以定位轴承依不同轴向将其定位于一圆环框内，而使该内球框与中球框可分别呈X轴及Y轴摆动，且该圆环框是以定位轴承且与中球框定位轴承呈垂直交叉的方向枢设于一设于基座上的外球壳内，藉由内球框与中球框分别呈X轴向、Y轴向的同步摆动，并同时与代表Z轴的外球壳同产生相对转动之位移关系，而可由内球框、中球框及外球壳顶端所设的零度基准刻度、零度基准圆孔及零度基准刻度，再配合内球框、中球框及外球壳的周缘所设的各刻度而得到一动态之基准数据，而可检测出一平面或垂直或倾斜的数据，使外球壳(Z轴)可依循内球框(X轴)及中球框(Y轴)的摆动轨道测出平面或角度，并藉由设于内球框的指南针及基座顶面周缘的方位刻度，而可同时检测出一倾斜角的方向，更藉由上述结构促成内球框与中球框两者的X轴、Y轴可在X轴向轨道上或Y轴向轨道上，在常态下提供两者共持的二维平面基因，则使外球壳(Z轴)的零度基准可依循X、Y轴向轨道上核对XY二维平面基因而相对判读等Z角度，均可在等Z角度修正一平面，又藉指南针可得方向角度。

2、完成权利要求1所述的一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于它主要是由内球框(4)、中球框(3)、外球壳(1)、圆环框(2)、基座(5)所组成，其结构系藉由两如不倒翁之上轻下重的内球框(4)与中球框(3)以定位轴承(45)、(36)依不同轴向将其定位于一圆环框(2)内，而使该内球框(4)与中球框(3)可分别呈X轴及Y轴摆动，且该圆环框(2)是以定位轴承(21)且与中球框(3)之定位轴承(36)呈垂直交叉方向枢设于基座(5)上的外球壳(1)内；内球框(4)上方是为一顶端具有零度基准刻度(42)且周缘设有45度刻度(43)及其它刻度(431)的框架(41)，其下方组设一周缘具有扣孔(441)的半圆容置座(44)，于其内则容置一不受磁场影响的重锤体(443)，在该重锤体(443)之顶部平面设有一指南针(445)，于其外缘两相对平衡处各设有一定位轴承(45)，在重锤体(443)上与定位轴承(45)呈垂直交叉的位置设有贯穿螺孔(444)，并在该贯穿螺孔(444)内旋设一配重调整螺杆(4441)以调整使X轴达到归零的基准；中球框(3)大于内球框(4)，其上方为一顶端具有零度基准圆孔(32)且周缘设有45度基准圆孔(35)及刻度(34)的框架(31)，并在框架(31)上的刻度(34)中央设有数个对称的长形镂空长孔(33)，藉以可清楚判读内球框(4)的摆动数据，中球框(3)的下方组设一不受磁场影响且周缘具有扣孔(371)的重锤体(37)，并在其外缘与内球框(4)定位轴承(45)呈垂直交错的两对称平衡处各设一定位轴承(36)，以枢设在一圆环框(2)内，在重锤体(37)上与定位轴承(36)呈垂直交叉的位置设有一贯穿螺孔(372)，并在贯穿螺孔(372)内旋设一配重调整螺杆(373)以调整使Y轴达到归零的基准；圆环框(2)的内缘对称设有一对定位孔(23)，以供中球框(3)的定位轴承(36)定位，在圆环框(2)与中球框(3)定位轴承(36)呈垂直交叉的外缘两侧各设一定位轴承(21)；外壳体(1)是由上、下两半圆球壳所组成，在上、下两半圆球壳的接合面两对称位置各设有一定位孔(13)，以供圆环框(2)的定位轴承(21)穿置定位，在外球壳(1)的顶端设有零度基准刻度(11)，并在该零度基准刻度(11)的十字交叉的球面上设有45度刻度(12)；基座(5)为一盒体，在其中央位置设有一圆孔，在其底部设有一盖体。

3、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的内球框(4)、中球框(3)及圆环框(2)所设的每一定位轴承(21)、(36)、(45)处连接一转动感测器，并将X、Y及Z轴方向的每一定位轴承(21)、(36)、(45)的转动位移数据经讯号线(61)连接于电子电路(6)转换成数学显示，而可由数字显示器(63)或荧幕显示器(62)上清楚得知X、Y及Z轴的数据。

4、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的内球框(4)外以一第二圆环框(22)代替中球框(3)，该第二圆环框(22)也设有两定位轴承(221)，以枢设于圆环框(2)内，而得到如中球框(3)循Y轴(前后)方向的摆动。

5、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的在中球框(3)内框设一也呈X轴(左右)方向摆动的重锤指针(9)，该重锤指针(9)的下方则设有一重锤部(91)，以受地心引力而使重锤指针(9)保持朝上，并藉其两侧端所设的定位轴承(92)将重锤指针(9)枢设于中球框(3)内，也可藉外球壳(1)(Z轴)依循该重锤指针(9)(X轴)与中球框(3)(Y轴)的摆动轨道而测出一平面或一倾斜角度。

6、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的在基座(5)内位于外球壳(1)的底部设一具有电池(52)的投射光源(51)，当内球框(4)、中球框(3)皆为透明时，可藉内球框(4)、中球框(3)及外球壳(1)本身之导光，而使通体明亮，有助于读取刻度及利于夜间使用。

7、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的在内球框(4)中央垂直向上设一具有电池(381)的激光装置(38)或红外线，并使该激光装置(38)或红外线的顶端穿入内球框(4)顶端之孔(374)内，以藉由该激光装置(38)或红外线顶端的投射镜头(382)所发射的激光光点或红外线做为零度基准刻度，而以激光光点或红外线投射方式与中球框(3)的零度基准圆孔(32)及外球壳(1)的零度基准刻度(11)及其它刻度构成明显的相对关系。

8、按照权利要求2所述的完成一种X、Y、Z轴相对判读检测方法所用的装置，其特征在于所说的外球壳(1)可为透明的，内球框(4)、中球框(3)可为透明或不透明或不同颜色的。

9、按照权利要求1所述的一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，其特征在于所说的检测方法可依任何机械结构措施表达完成，以不同的轴承定位的演变，而可达到X轴的零度基准与Y轴的零度基准两者在X轴向轨道上及Y轴向轨道上，共持X0°+Y0°的二维平面基因，则使Z轴的Z0°可依循轨道上去核对二维平面基因，而可判读修正一平面的X0°+Y0°+Z0°及X0°+Y0°+Z5°及其它Z角度，又依指南针而得知方向角度。

10、按照权利要求1所述的一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，其特征在于所说的由内球框(4)的零度基准刻度(42)及周缘所设的刻度(43)、(431)代表X轴的X0°，中球框(3)的零度基准刻度(32)及周缘所设的刻度(35)、(34)代表Y轴Y0°，该两者在不同轴向摆动，而在静止时能在轨道上共持X0°+Y0°同步的平面基因，在轨道上任何度数均可提供，该平面基因让基座(5)上固定的外球壳(1)(Z轴)的零度基准刻度(11)根据轨道上的X0°+Y0°的平面基因，而可相对判读各角度的平面而获得X0°+Y0°+Z0°之水平或X0°+Y0°+Z5°及其它角度。

11、按照权利要求1所述的一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，其特征在于所说的基座(5)上固定的外球壳(1)(Z轴)上的零度基准刻度(11)是在内球框(4)与中球框(3)两者所共持X0°+Y0°的平面上，以定位轴承(45)、(36)定位演变，达到X、Y、Z轴三者作规则性的在轴向轨道上，代表X0°+Y0°+Z0°的精神领域，于常态下能互相约束完成它们的使令，而又于非常态下能自我筛检论判，分辨几何原因故障的所在可由外球壳(1)(Z轴)上的刻度可检测相对情形而得知，且可利用配重调整螺杆(4441)、(373)在X轴或Y轴的螺孔(444)、(372)作修整。

12、按照权利要求1或2所述的一种X、Y、Z轴相对判读检测方法及其装置，其特征在于所说的本发明可用于方向仪上，而使指南针永远呈水平状态，以可使指南针保持正常功效。

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