CN216791026U - 一种用于圆的测量定位工具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于圆的测量定位工具,包括定位单元和测量单元,所述定位单元上设有一个缺口,该缺口为V型角,所述测量单元为第一直尺,所述第一直尺的一端连接V型角,并且第一直尺沿着V型角的角平分线设置。与现有技术相比,本实用新型利用圆的切线性质和三角函数关系,可以测出被测圆与直尺的交点值,通过比例关系确定半径和圆心的数值,直接在尺上定位既准确又方便。

Description

一种用于圆的测量定位工具
技术领域
本实用新型涉及测量工具领域,尤其是涉及一种用于圆的测量定位工具。
背景技术
在日常生活、学校教学或者工程项目中,往往遇到要确定出已知圆的半径和圆心位置。常规的方法是先找出圆的直径,再利用圆的直径计算半径,以及利用两条相交直径的相交点来确定圆心位置。基于该原理,现有技术中已有制造了一些适用于工程设计和教学的求圆心用尺和圆心定位器等,但是由于其结构都比较复杂,操作难度高,在实际使用中效率低下。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于圆的测量定位工具。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种用于圆的测量定位工具,包括定位单元和测量单元,所述定位单元上设有一个缺口,该缺口为V型角,所述测量单元为第一直尺,所述第一直尺的一端连接V型角,并且第一直尺沿着V型角的角平分线设置。
进一步地,第一直尺的中轴线位于V型角的角平分线上,第一直尺的刻度沿着所述中轴线分布,所述刻度的起始位于V型角的角尖。
进一步地,所述中轴线的两侧分布有两组刻度,其中一组刻度的比例尺为1:1;另一组刻度比例尺为1/(1-Sin(θ/2)):1,θ表示V型角的角度。
进一步地,所述定位单元包括第二直尺和第三直尺,所述第二直尺的一侧边和第三直尺的一侧边相交连接形成V型角。
进一步地,所述V型角的边缘均分布有刻度,所述刻度的起始位置位于V型角的角尖。
进一步地,所述V型角的角度为10~170°。
进一步地,所述V型角的角度为60°。
进一步地,所述定位单元和测量单元为一体式成型的结构。
进一步地,所述定位单元和测量单元均为透明单元。
进一步地,所述第一直尺上设有游标尺。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
1、本实用新型操作简单,使用效率高。在使用时,先将定位单元上的V型角两边和圆相切设置,即可通过第一直尺读出V型角的顶角距离圆边的距离a,然后结合V型角的角度θ通过公式r=k*a,其中,
Figure BDA0003327647940000021
计算,即可得到半径r的数值。同时,在第一直尺上还设有位于角平分线上的中轴线,此时中轴线上在第一直尺上a/(1-Sin∠(θ/2))的读数对应位置即为圆心位置。
2、在第一直尺的中轴线两侧分布有两组刻度,第一组刻度的比例尺为1:1,第二组刻度的比例尺为1/(1-Sin(θ/2)):1,由此在第一组刻度上直接读取V型角的顶角距离圆边的距离a后,找到中轴线上第二组刻度上的相同读数的位置即为圆心的位置,通过第一组刻度上和第二组刻度位置对应的度数减去a,即为半径r的数值,两组刻度的设置简化了计算步骤,操作效率更高。
3、本实用新型的V型角的角度θ优选60°,此时计算公式可简化为半径r=a,在第一直尺上读出V型角的顶角距离圆边的距离a即直接为半径r,完全无需计算;此时,第一直尺上位于角平分线上的中轴线的两倍读数位置即为圆心位置。
4、本实用新型的定位单元可采用两根直尺结构,简化结构,易于使用。
5、本实用新型可以同时适用于圆形和以及圆心角大于(90-θ/2)度数的圆缺。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的结构示意图。
图2为本实用新型的测量原理示意图。
图3为本实用新型实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
如图1所示,本实施例提供了一种用于圆的测量定位工具,可直接测量一个圆形或圆缺的半径,也能定位任意圆的圆心位置。该测量定位工具包括定位单元和测量单元,整体可由透明材料一体式制成。其中测量单元为第一直尺1,定位单元上设有一个呈V型角的缺口,第一直尺1的一端连接V型角,并且第一直尺1沿着V型角的角平分线设置。在第一直尺1上设有中轴线11,该中轴线11的位置和角平线重合,第一直尺1上的刻度起始位置位于V型角的角尖。V型角的角度不限,一般可以为10~170°。定位单元的具体形成不限,为了简化结构,可以将定位单元设置为第二直尺2和第三直尺3组成的V型结构。第二直尺2的一侧边和第三直尺3的一侧边相交连接形成V型角。第二直尺2和第三直尺3的相交边均分布有刻度,刻度的起始位置也位于V型角的角尖。在其他实施方式中,作为一种优化结构,在第一直尺1的中轴线11上可以设有可滑动的游标尺,来提高测量的精度。
本实施例利用圆的切线性质和三角函数关系,凭借圆心总在V型角平分线的第一直尺1上,先测出被测圆与第一直尺1的交点值,然后通过比例关系确定圆心和半径的数值,并且直接在第一直尺上定位圆心,既准确又方便。具体测量和定位原理如下:
如图2所示,V型尺(表示为DAF)与任意半径圆O(或者圆缺,O点是圆/圆缺的圆心)相切于B,C两点。第一直尺(表示为AE)位于∠DAF(V型角)的角平分线上。AE与圆O相交于G点。由此,GO(半径r)和AO(圆心位置)的计算如下:
∵直线AD与圆O相切,由切线定理可得OB⊥AD
∴Sin∠DAE=OB/AO(直角边比斜边)
∵GO=AO-AG且OG=OB(圆的半径相等)
∴Sin∠DAE=OB/AO=(AO-AG)/AO,推导出AO=AG/(1-Sin∠DAE)
AG可以由直尺AE直接读出,即为距离a,Sin∠DAE为一个已知的V型角角度θ的一半。因此,GO(半径r)可以由公式GO=AO-AG求出;同时,在第一直尺上找到读数AG/(1-Sin∠DAE)的位置即为圆心。
综上可知,本实施例在使用时只需要将定位单元上的V型角两边和圆相切设置,即可通过第一直尺直接读出V型角的顶角距离圆边的距离a,然后结合V型角的角度θ通过公式r=(a/(1-Sin∠(θ/2)))-a=k*a,其中,
Figure BDA0003327647940000041
计算,得到半径r的数值。同时,在中轴线上在第一直尺上a/(1-Sin∠(θ/2))的读数对应位置即为圆心位置。
实施例二
本实施例的基本结构和实施例一相同,其区别点在于:为了简化使用过程中的计算,在中轴线11的两侧分布两组刻度,其中第一组刻度的比例尺为1:1;第二组刻度比例尺为1/(1-Sin(θ/2)):1,θ表示V型角的角度。由此在第一组刻度上直接读取V型角的顶角距离圆边的距离a后,找到中轴线11上第二组刻度上的相同读数位置即为圆心的位置,通过第一组刻度上和第二组刻度位置对应的读数b减去a,即为半径r的数值,只需要做一个减法,操作效率更高。
在本实施例的最优选方案中,V型角为选定的60°。在该角度下,第一直尺1和圆的近交点的距离a即为圆的半径。在V型角为60°时,第一组刻度的比例尺为1:1;第二组刻度比例尺为2:1。第一组刻度和第二组刻度能完全对齐,精度更高。通过第二组比例尺上找到和第一组比例尺相当读数位置即为圆心的位置。由此可以完全避免计算,仅通过读数完成测量和定位。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,包括定位单元和测量单元,所述定位单元上设有一个缺口,该缺口为V型角,所述测量单元为第一直尺(1),所述第一直尺(1)的一端连接V型角,并且第一直尺(1)沿着V型角的角平分线设置。
2.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,第一直尺(1)的中轴线(11)位于V型角的角平分线上,第一直尺(1)的刻度沿着所述中轴线(11)分布,所述刻度的起始位于V型角的角尖。
3.根据权利要求2所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述中轴线(11)的两侧分布有两组刻度,其中一组刻度的比例尺为1:1;另一组刻度比例尺为1/(1-Sin(θ/2)):1,θ表示V型角的角度。
4.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述定位单元包括第二直尺(2)和第三直尺(3),所述第二直尺(2)的一侧边和第三直尺(3)的一侧边相交连接形成V型角。
5.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述V型角的边缘均分布有刻度,所述刻度的起始位置位于V型角的角尖。
6.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述V型角的角度为10~170°。
7.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述V型角的角度为60°。
8.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述定位单元和测量单元为一体式成型的结构。
9.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述定位单元和测量单元均为透明单元。
10.根据权利要求1所述的一种用于圆的测量定位工具,其特征在于,所述第一直尺(1)上设有游标尺。
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