专利名称：限界检测仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量仪器技术领域，特别涉及一种用于测量建筑结构物内部尺寸及形状，尤其是公路铁路的隧道、水利工程涵洞等内部尺寸及形状的限界检测仪。
背景技术：
随着国民经济的持续、稳定发展，国家每年都投入巨资用于修建公路、铁路及水利工程。为了确保施工质量，必须对工程施工进行监测和验收。目前用于进行施工监测及验收的有代表性的仪器是莱卡公司A·MT3000、PROFILER4000等仪器。这些仪器功能多，自动化程度高，数据后处理软件功能强大，但结构复杂，操作繁琐，价格昂贵，很难普及。国内有的公司使用步进马达直接驱动激光测距仪，并由便携式计算机给单片机控制电路系统发指令，记下步进马达的步进角度，控制步进马达与激光测距仪的操作，同时读取测距数值，然后传回到便携式计算机，由便携式计算机将收到的数据及马达步进的角度进行存储和处理，并通过打印机打印测量结果数据或图形。该设备必须与便携式计算机一起使用，在潮湿、粉尘严重的施工现场这种恶劣条件下，设备故障率高且连续工作时间短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无需外接设备，结构精巧、紧凑，操作简便，防潮防尘，易于推广使用，测程为0.2-100米的限界检测仪。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种限界检测仪由测量头1、U型主架21和三角基座28三大部分构成。测量头1内部并排安装有激光测距仪2和长片形锂电池3。在测量头1左右侧中心处分别安装有左轴4和右轴6，左右轴同心。测量头1可垂直旋转360度。U型主架21的左右臂均为一腔体，分别安装有左轴套5、右轴套7。左臂腔体内固定安装有弹性接触环8、掌上电脑10、驱动器11，回旋接触器转动环9固定在左轴4外侧。右臂腔体内，固定安装有直流电机20、蜗杆18、蜗轮15，腔内右轴6外侧嵌有4-40个圆柱形稀土永磁铁13。直流电机20通过连轴节19与蜗杆18连接。蜗轮15的侧面固定有软铁环14，其中心孔内安装有旋转编码器16。软铁环14与稀土永磁铁13构成磁力摩擦联动装置。旋转编码器16的测量轴通过定位销17与右轴6固定并与左右轴同心。U型主架21下方安装有蜗轮24、蜗杆22、直流电机23及水平空心旋转编码器27外壳。蜗轮24上嵌有4-40个圆柱形稀土永磁铁25。三角基座28上安装有圆水泡及高精度长水泡。它的竖轴上安装有软铁环26及水平空心旋转编码器27的检测轴。软铁环26与稀土永磁铁25构成磁力摩擦联动装置。U型主架21整体安装在三角基座28上，可水平旋转360°。测量头1通过左轴4、右轴6和左轴套5、右轴套7与U型主架21活动连接。通过手动微调螺杆12调节测量头连接杆29，可上下左右调节测量头1位置。锂电池3的正负极和激光测距仪2的数据传输线与回旋接触器转动环9连接，通过弹性接触环8将电力提供给掌上电脑10、驱动器11及垂直旋转直流电机20和水平旋转直流电机23。同时激光测距仪2的数据传输线也通过回旋接触器转动环9连到掌上电脑10。当直流电机20转动时，直流电机20驱动蜗杆18，带动蜗轮15旋转。蜗轮15的旋转通过软铁环14与稀土永磁铁13的磁性吸合的摩擦力带动右轴6及测量头1旋转。右轴6带动旋转编码器16与测量头1同步旋转。旋转编码器16将检测的旋转角度数据传给掌上电脑10及驱动器11。当直流电机23转动时，直流电机23驱动蜗杆22，带动蜗轮24旋转。蜗轮24的旋转通过稀土永磁铁25与软铁环26的磁性吸合的摩擦力带动U型主架21旋转。当手动旋转测量头1施加的力大于稀土永磁铁13和软铁环14之间的磁性吸合的摩擦力时，测量头1可任意旋转。当手动水平旋转U型主架21施加的力大于稀土永磁铁25和软铁环26之间的磁性吸合的磨擦力时，U型主架21可任意旋转。通过操作掌上电脑10，驱动器11按设定的程序控制直流电机20、23，驱动测量头1及U型主架21旋转，并测量距离及测量头1的垂直旋转角度和U型主架21的水平旋转角度，并将测量的距离和角度数据在掌上电脑10的屏幕上以图形及表格形式显示并存储。
该限界检测仪特别适用于公路、铁路的遂道和水利工程涵洞的施工监测及验收，也可对大跨度结构物如桥、梁等的形变测量。
本发明具有如下积极效果本发明结构紧凑、精巧，无需任何外接设备就可工作。既可电机驱动测量头垂直、水平旋转测量，也可手头测量头垂直、水平旋转测量；既可测量该仪器架设处截面的限界，也可测量该仪器前后100米以内远处截面的限界，并可做限界指示，如安装定位、炮眼指示等工作。操作方便、灵活，而且体积小、重量轻，便于携带，为测量人员提供了很大方便。测程为0.2-100米。
图1为限界检测仪主机结构示意图。
图2为限界检测仪主机侧面结构示意图。
图3为U型主架右臂结构示意图。
图4为U型主架左臂结构示意图。
图中，1测量头、2激光测距仪、3锂电池、4左轴、5左轴套、6右轴、7右轴套、8弹性接触环、9回旋接触器转动环、10掌上电脑、11驱动器、12可调微动螺杆、13稀土永磁铁、14软铁环、15蜗轮、16旋转编码器、17定位销、18蜗杆、19连轴节、20直流电机、21U型主架、22蜗杆、23直流电机、24蜗轮、25稀土永磁铁、26软铁环、27水平空心旋转编码器、28三角基座、29测量头连接杆。
具体实施例方式
限界检测仪主要由测量头1、U型主架21、三角基座28三大部分组成。安装时，将激光测距仪2和锂电池3并排装置在测量头1内。在测量头1左右两侧中心处分别安装左轴4和右轴6，使左右轴同心。在左轴4外侧装上回旋接触器转动环9，在右轴6外测嵌入4-40个圆柱形稀土永磁铁13。将锂电池3的正负极和激光测距仪2的数据传输线接到回旋接触器转动环9上。将左轴套5、右轴套7分别装在U型主架21的左、右臂上。在U型主架21的左腔体内装上弹性接触环8、掌上电脑10及驱动器11。在U型主架21的右腔体内装上直流电机20、蜗杆18、蜗轮15。用连轴节19将直流电机20与蜗杆18连接在一起。在蜗轮15侧面安装上软铁环14，在中心孔内装上旋转编码器16，并用定位销17将旋转编码器16的测量轴与右轴6固定在一起。在蜗轮24上嵌入4-40个圆柱形稀土永磁铁25。将蜗轮24、蜗杆22、直流电机23及水平空心旋转编码器27的外壳安装在U型主架21的下方。将圆水泡和长水泡装在三角基座28上。将软铁环26及水平空心旋转编码器27的检测轴安装在三角基座28的竖轴上。最后将U型主架21安装在三角基座28上，将测量头1通过左轴4、右轴6和左轴套5、右轴套7与U型主架21活动连接即可。通过手动微调螺杆12调节测量头连接杆29，可上下左右调整测量头1位置。使用时，以建筑结构物内地面上某一标志点或中轴线上的标志点为基准(此标志点在标准设计图中的竖向、横向坐标是已知的)，在标志点处架设好三脚架，并将限界检测仪通过螺栓固定于三脚架上，调整仪器的三角基座28使仪器处于标志点的正上方。然后调整三脚架的三条腿的高低使仪器的圆水泡居中，再调整三角基座28的旋钮使仪器的长水泡在水平几个方向都居中。然后旋转U型主架21使测量头1的指向对准待测的截面，通过操作掌上电脑10，使驱动器11按设定的程序控制直流电机20、23，驱动测量头1及U型主架21旋转，测量距离和测量头1垂直旋转的角度及U型主架21水平旋转的角度。转完一周将若干个测量点的角度和距离数值保存为一个数据文件，并可在掌上电脑10屏幕上显示图形，也可通过数据传输线送到计算机里并由后处理软件画出曲线图及数据表格，与设计曲线比较得出各测量点的偏差等数据。
实施例1在右轴6外侧嵌入8个圆柱形稀土永磁铁13，在蜗轮24上嵌入12个圆柱形稀土永磁铁25。
实施例2在右轴6外侧嵌入18个圆柱形稀土永磁铁13，在蜗轮24上嵌入24个圆柱形稀土永磁铁25。
权利要求
1.一种限界检测仪，其特征在于它由测量头1、U型主架21和三角基座28三大部分构成，测量头1内部并排安装有激光测距仪2和长片形锂电池3，左右侧中心处分别安装有左轴4和右轴6，左右轴同心，测量头1可垂直旋转360°，U型主架21的左右臂均为一腔体，分别安装有左轴套5、右轴套7，左臂腔体内固定安装有弹性接触环8、掌上电脑10、驱动器11，腔内回旋接触器转动环9固定在左轴4外侧，右臂腔体内安装有直流电机20、蜗杆18、蜗轮15，腔内右轴6外侧嵌有4-40个圆柱形稀土永磁铁13，直流电机20通过连轴节19与蜗杆18连接，蜗轮15的侧面固定有软铁环14，蜗轮15中心孔内安装有旋转编码器16，编码器16的测量轴通过定位销17与右轴6固定并与左右轴同心，U型主架21下方安装有蜗轮24、蜗杆22、直流电机23及水平空心旋转编码器27外壳，蜗轮24上嵌有4-40个圆柱形稀土永磁铁25，三角基座28上安装有圆水泡及高精度长水泡，它的竖轴上安装有软铁环26及编码器27的检测轴，U型主架21整体安装在三角基座28上，可水平旋转360°，测量头1通过左轴4、右轴6和左轴套5、右轴套7与U型主架21活动连接，可垂直旋转360°。
2.根据权利要求1所述的一种限界检测仪，其特征在于锂电池3的正负极和激光测距仪2的数据传输线与回旋接触器转动环9连接，通过弹性接触环8将电力提供给掌上电脑10、驱动器11、直流电机20和23，同时将激光测距仪2的数据传输线连到掌上电脑10。
3.根据权利要求1所述的一种限界检测仪，其特征在于软铁环14与稀土永磁铁13构成垂直旋转磁力摩擦联动装置，当直流电机20驱动蜗杆18带动蜗轮15旋转时，蜗轮15通过软铁环14与稀土永磁铁13的磁性吸合的摩擦力带动右轴6及测量头1旋转，当手动旋转测量头1施加的力大于稀土永磁铁13和软铁环14之间的磁性吸合的摩擦力时测量头1可任意旋转。
4.根据权利要求1所述的一种限界检测仪，其特征在于软铁环26与稀土永磁铁25构成水平旋转磁力摩擦联动装置，当直流电机23驱动蜗杆22带动蜗轮24旋转时，依靠软铁环26与稀土永磁铁25的磁性吸合的摩擦力带动U型主架21旋转，当手动水平旋转U型主架21的力大于稀土永磁体25和软铁环26之间的磁性吸合的摩擦力时，U型主架21可任意旋转。
全文摘要
本发明涉及测量仪器技术领域，用于测量建筑结构物内部尺寸及形状，特别适用于公路、铁路的隧道和水利工程涵洞的施工监测及验收。该检测仪是由内置激光测距仪和锂电池的测量头和装有直流电机驱动垂直和水平旋转的磁力摩擦联动装置和掌上电脑显示控制系统的U型主架及三角基座三部分组成的光、机、电、算一体化测量仪器。该检测仪结构紧凑、精巧，无需任何外接设备就可工作。其体积小、重量轻，便于携带。而且操作方便、灵活，既可用电机驱动测量头垂直和水平旋转测量，也可手动使测量头垂直和水平旋转测量，既可测量仪器架设处限界，也可测量前后100米以内的限界，并可做限界指示。
文档编号G01B21/20GK101078618SQ20061008120
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月25日 优先权日2006年5月25日
发明者陈勇 申请人:陈勇