外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法与流程

本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法。

背景技术：

随着城市的飞跃式发展，在城市建筑施工领域里，不论是作为大型建筑工程临时措施的深基坑围护桩还是大型桥梁本身结构的一部分的桩基础，都离不开桩基工程，可以毫不夸张的讲，桩基工程的质量好坏直接关系到整个工程的成败。一般来说，桩基工程是在整个工程的最开始的环节，大体上分成孔和成桩两部分，成孔和成桩作业中大部分工作都是在地下、水下完成，质量控制的难度大。桩的偏斜在一定程度上改变了的桩的竖向承载受力特性，特别是桩内部的劲性钢立柱的垂直度将直接影响到桩的竖向承载能力，因此在工程上越来越重视钢立柱轴线的定位和垂直度精度。

目前，在桩基工程中在保证成孔精度符合要求下，主要采用测斜管法测量成桩过程中钢立柱的垂直度。首先在钢立柱的外侧固定一根测斜管，测斜管与钢立柱的轴线平行，再利用测斜仪测量测斜管的倾斜情况，通过测斜管的垂直度从而得到钢立柱的垂直度。该方法存在操作复杂、效率低、精度低、成本高，越来越不能满足现代化建筑施工高效率、高质量、低成本的要求。

中国专利文献CN204313826U于2015年05月06日公开了一种新型激光测斜装置，该新型激光测斜装置直接安装在被测钢立柱上，且具有安装定位方便、效率高、测量精度高等优点。但是微型激光发射器和测斜集成电路板都安装在保护壳内，由于空间有限微型激光发射器的功率比较小，当桩身超过一定长度后(一般为25m)其激光光点不能很好地聚焦，影响其测量精度；由于微型激光发射器和供电电源都集成在保护壳内均不能自行更换，该装置从安装到钢立柱上到拆卸一直处于耗电状态，所以该装置的损耗比较大；由于该装置的透光孔是安装在保护壳上，在桩基工程的工地现场，一般条件都很恶劣，所以透光孔时常被损坏或者被污物挡住，影响激光的穿透效果，进而影响设备的测量精度；该装置测得数据需要经过专用数据线才能传输到数据显示仪上进行显示，所以操作人员携带数据显示仪、拖着几十米数据线在不同桩之间走动，工地现场环境复杂，一不小心就可能会发生数据线被割断、仪器被损坏、操作人员跌倒等各种事故。

综上所述，现行的钢立柱垂直度测量装置越来越不能满足现代化建筑施工的高效率、高质量、低成本的要求，为了提高桩基工程钢立柱垂直度测量的工作效率、工作质量、操作成本和工人们的劳动强度，因此研发一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置已经成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法，以解决现有桩基工程施工中，钢立柱垂直度测量手段操作复杂、工作效率低、测量精度低、测量损耗大等问题，满足现代化建筑施工的高效率、高质量、低成本的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置，包括调整装置、激光发生器以及测垂单元，所述激光发生器设置于所述测垂单元的顶部，所述测垂单元通过螺栓固定在所述调整装置上，所述调整装置固定在钢立柱一端的侧部。

可选的，所述测垂单元包括金属外壳、测垂电气模块以及前端安装板，所述测垂电气模块设置于所述金属外壳内，所述前端安装板设置于所述金属外壳的前端，所述测垂电气模块具有一根固有轴线，所述激光发生器设置于所述金属外壳的顶部外侧。

可选的，所述激光发生器是一个近似圆柱形结构，包括发生器本体、开关、调节旋钮以及安装座，所述开关设置于所述发生器本体的尾部，所述调节旋钮安装在所述发生器本体的前部外轮廓上，所述安装座位于所述发生器本体的中部的下端，所述安装座是一个长方体块且内部有一个贯通的燕尾槽。

可选的，所述测垂单元还包括导轨，所述导轨是一个横截面为近似倒燕尾的长条形块，在导轨的顶面设有一个沿导轨的长度方向贯通的U形槽，在导轨的U形槽的两侧上部对应开设若干对用于设置调节螺钉的调节螺纹孔，通过调节螺钉能够调节导轨的横向宽度的大小，使得导轨与燕尾槽之间过盈配合或者具有间隙，所述导轨穿设于所述安装座的燕尾槽内，所述导轨固定安装于所述金属外壳的顶面上。

可选的，所述导轨采用弹性材料。

可选的，所述导轨的材料为弹簧钢且表面做耐磨处理。

可选的，所述测垂单元还包括天线和数据线接口，所述天线位于所述金属外壳的一个侧面的中心，所述数据线接口位于所述金属外壳底面的中心。

可选的，在上述的外置式可拆装高精度智能激光测垂装置中，还包括一光靶，所述光靶能够安装在所述钢立柱的同一母线的不同位置上。

本发明还提供一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：提供上述一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置；

步骤2：将钢立柱放在一个开阔平坦的场地上，利用垫块将所述钢立柱垫平，将所述调整装置安装在所述钢立柱的一端，安装所述测垂单元，使得所述固有轴线与所述钢立柱的轴线大致平行，旋进调节螺钉，缩小所述导轨的顶面宽度稍小于所述安装座燕尾槽的宽度，将所述激光发生器从所述导轨的一端滑入，旋出所述调节螺钉，所述导轨胀紧所述激光发生器；

步骤3：在所述钢立柱表面标出若干所述光靶的安装基准线，要求所有所述基准线共线且与所述钢立柱的轴线平行；

步骤4：将所述光靶放置在离所述测垂单元最近的所述安装基准线出，打开所述激光发生器，记下所述激光投射到所述光靶上的光点的位置，移动所述光靶到其他任一所述安装基准线位置上，调整所述调整装置，使得所述激光投射到所述光靶上的光点与原来光点位置重合，固定所述调整装置，拆掉所述激光发生器和所述光靶；

步骤5:竖起所述钢立柱，将所述钢立柱插入到钻孔后，所述测垂单元实时测量所述钢立柱的垂直度偏差，并通过所述天线或者所述数据线接口将测得数据传输给外部数据显示仪；

步骤6:测量工作完毕，拆除所述调整装置和所述测垂单元。

相对现有技术，本发明提供一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法，具有以下有益的技术效果：

大大降低了测量钢立柱垂直度这项工作的成本。首先，较调好测垂单元之后外置式激光发生器可以取下，避免桩基施工过程因各种意外损害激光发生器而增加设备的折旧费；其次，在测垂单元上集成了数据无线发送模块，可以将测量的实时数据通过安装在金属外壳的天线运用无线网络传输出去，数据显示仪将集成在其上的无线接收模块接受到的数据按一定规则把数据显示出来，避免使用较为昂贵的专用数据线造成的资金浪费；最后，通过无线网络传输数据可以减少采集数据所消耗的人工定额，节省人工费支出。

扩大了激光测垂装置的适用范围。外置式激光发生器可以增大功率，激光的射程更远；除此之外，外置式激光发生器上面还设计了调节旋钮，操作人员可以旋动旋钮使激光更好地聚焦，进一步增加了激光的射程。显而易见地，激光的射程越远，该装置测量的钢立柱的长度就越长，所以该装置的适用范围也就越大。

提高了测量钢立柱垂直度这项工作自动化程度，降低了技术人员的劳动强度。测垂单元自动将测量数据远程实时传输给数据显示仪，避免了技术人员携带数据显示仪到工地现场采集数据的繁重体力劳动和一些意外事故，降低了技术人员的劳动强度和意外事故的概率。

附图说明

图1为本发明一实施例的一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置三维透视图

图2为本发明一实施例的一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置安装在被测钢立柱上的结构示意图

图3为本发明一实施例的导轨的三维透视图；

图4为本发明一实施例的光靶的正视图；

图中：1-激光发生器、2-测垂单元、3-调整装置、4-钢立柱、5-调节螺钉、6-固有轴线、7-光束轴线、8-激光光束、9-钢立柱轴线、10-光靶、11-开关、12-安装座、13-发生器本体、14-调节旋钮、21-测垂电气模块、22-金属外壳、23-前端安装板、24-数据线接口、25-导轨、26-天线、31-U形槽、32-调节螺纹孔、33-安装螺孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提供的一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法说明作进一步详细说明。根据下面说明书和权利要求书，本发明的优点和特点将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精确的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参考图1和图2，本发明一实施例提供的一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置包括调整装置3、激光发生器1以及测垂单元2；调整装置3通过焊接或者压板固定在钢立柱一端的侧部，测垂单元2通过螺栓固定在调整装置3上，激光发生器1设置于测垂单元2的顶部；测垂单元2包括测垂电气模块21、金属外壳22以及前端安装板23，测垂电气模块21具有一根固有轴线6，测垂电气模块21能够实时测量出固有轴线6与天然垂线之间的夹角，测垂电气模块21设置于金属外壳22内，在金属外壳22内设计有卡槽，测垂电气模块21固定安装在卡槽内，这种设计可以保证一旦测垂电气模块21被安装在卡槽内，其固有轴线6就确定且方向始终与卡槽的轴线平行；前端安装板23设置于金属外壳22的前端。在调整装置3上设计了若干个腰形孔，调整螺栓在腰形孔中的位置就能实现调整测垂单元2的位置，通过调整就能实现固有轴线6与钢立柱的钢立柱轴线9相互平行；

继续参考图1和图2，激光发生器1是一个外形近似圆柱形的结构，包括开关11、安装座12、发生器本体13以及调节旋钮14；开关11设置于发生器本体13的尾部，通过开关11可以控制激光发生器1的通电和断电，从而在调整好测垂单元2位置后，按下开关11，关闭激光发生器1；一般地，在钢立柱4上调整测垂单元2的位置只需要十几分钟，最长也不超过1个小时，但是测垂单元2被安装在钢立柱4的一端，直到整个钢立柱4被混凝土填满，这个过程往往需要一天，甚至更长的时间；显而易见地，开关11可以大大减少激光发生器1非必要的通电时间，从而可以大大节省激光发生器1的电量，提高其使用寿命。另外，在发生器本体13的前部外轮廓上设计有调节旋钮14，调节旋钮14可以调节激光光束8的聚焦程度；特别是在钢立柱4非常长(大于30米)，投射到光靶10上的光点发散情况较为严重，在调整测垂单元2位置的时候容易产生误差，最终影响测垂精度；安装座12位于发生器本体13的中部的下端，安装座12是一个长方体块且内部有一个贯通的燕尾槽，加工燕尾槽时，保证燕尾槽的中垂面与安装座12、发生器本体13的中垂面重合，在槽的内表面进行了耐磨处理，可以提高其使用寿命，同时还能避免槽两侧磨损程度不一致而影响到测量精度。

参考图1和图3，测垂单元2还包括导轨25，导轨25是一个横截面为近似燕尾的长条形块，在导轨25的顶面(即燕尾侧)设有一个沿导轨的长度方向贯通的的U形槽31，加工U形槽31时，保证U形槽31的中垂面与导轨25中垂面重合，U形槽31的两边相对于其中垂面相互对称，在导轨25的U形槽31的两侧上部对应开设若干对用于设置调节螺钉5的调节螺纹孔32，通过调节螺钉5能够改变U形槽31的开口度，U形槽31的两边相对于其中垂面做相对或者相向移动，保证U形槽31的中垂面与导轨25中垂面始终重合，从而调节导轨25的横向宽度的大小，使得导轨25与燕尾槽之间过盈配合或者具有间隙，导轨25与安装座12的燕尾槽以及调节螺钉5作为导轨25与安装座12之间的自定位胀紧结构，保证导轨25在胀紧安装座12时，导轨25的中垂面和安装座12的中垂面重合，从而达到激光发生器1的中垂面和测垂单元的中垂面重合，在本实施例中设计2个调节螺纹孔32。在导轨25的底面前后端的台阶处设计有安装螺孔33，螺栓穿过安装螺孔33将导轨25固定安装在金属外壳22的顶面中心位置上。加工的导轨25的顶面的宽度尺寸比安装座12上燕尾槽的宽度尺寸稍大(通常大0.5-1.0mm)；导轨25材料为弹性材料，本实施例中，所述导轨材料为弹簧钢且表面做耐磨处理，导轨25材料的弹性较大，调节螺钉5安装在调节螺纹孔32内，调节调节螺钉5的旋入长度，就能改变U形槽31的开口度，从而形成了导轨25与安装座12之间的自定位胀紧结构。安装激光发生器1前，旋入调节螺钉5，确保导轨25的顶面的宽度小于安装座12上燕尾槽的宽度，将激光发生器1从导轨25一端顺利插入；当激光发生器1插入到位后，松开调节螺钉5，调节螺钉5在自身弹力的作用下恢复原来宽度尺寸，在安装座12的限制下，导轨25胀紧安装座12，从而将激光发生器1固定在导轨25上。通过调节螺钉5调节U形槽31的开口度，U形槽31的两侧相对中心对称做相向变化，所以在导轨25胀紧安装座12过程中，使得激光发生器1具有自我调心的作用。总而言之，导轨25的这种设计不仅可以使激光发生器1的中心始终与导轨25的中心重合，即激光发生器1发出的激光光束的光束轴线7与固有轴线6平行，保证了该激光测垂装置的测量精度；导轨25的表面和安装座12的表面都做了耐磨处理，可以减缓导轨25和安装座12的磨损速度，提高该激光测垂装置的使用寿命。

继续参考图1和图3，测垂单元2还包括天线26和数据线接口24，天线26位于金属外壳22的一个侧面的中心，数据线接口24位于金属外壳22底面的中心；天线26和数据线接口24都通过数据线与测量电气模块21相连，其中天线26上集成了无线发送模块，可以通过无线网络将数据传输给数据显示仪；而数据线接口24可以在插入专用数据线后将测量数据传输给数据显示仪，特别是在无线发送模块和无线网络出现故障的情况下，数据线接口24可以作为备用手段，保证测量工作无间断地进行，提高该激光测量装置的可靠性。

参考图2和图4，本发明一实施例提供的一种外置式可拆装高精度智能激光测垂装置还包括一光靶10。在钢立柱4表面标出若干光靶10的安装基准线，要求所有基准线共线且与钢立柱轴线9平行，光靶10首先安装在钢立柱4第一条安装基准线位置上，标记下激光在光靶上投射一个光点A(X0,Y0)，移动光靶10至其他任一安装基准线位置，通过调准装置3调整测垂单元2的位置，使得激光发生器1发出的激光光束投射到同一光点A(X0,Y0)，从而保证光束轴线7与钢立柱4的这条母线平行；由几何知识可知，钢立柱4上钢立柱轴线9与母线相互平行；结合本章第四段内容，可知钢立柱轴线9、固有轴线6以及光束轴线7三线相互平行，从而可以利用测垂电气模块21的工作原理测量桩基工程中钢立柱4的垂直度。

继续参考图2和图4，说明外置式可拆装高精度智能激光测垂装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：提供上述外置式可拆装高精度智能激光测垂装置；

步骤2：将钢立柱4放在一个开阔平坦的场地上，利用垫块将所述钢立柱4垫平，将调整装置3安装在钢立柱4的一端，安装测垂单元2，使得固有轴线6与钢立柱4的轴线大致平行，旋进调节螺钉5，缩小导轨25的顶面宽度稍小于安装座12燕尾槽的宽度，将激光发生器1从导轨25的一端滑入，旋出调节螺钉5，导轨25胀紧激光发生器1；

步骤3：在钢立柱4表面标出若干光靶10的安装基准线，要求所有基准线共线且与钢立柱轴线9平行；

步骤4：将光靶10放置在离测垂单元2最近的安装基准线出，打开激光发生器1，记下激光投射到光靶10上的光点的位置，移动光靶10到其他任一安装基准线位置上，调整调整装置3，使得激光投射到光靶10上的光点与原来光点位置重合，固定调整装置3，拆掉激光发生器1和光靶10；

步骤5:竖起钢立柱4，将钢立柱4插入到钻孔后，测垂单元2实时测量钢立柱4的垂直度偏差，并通过天线26或者数据线接口24将测得数据传输给外部读取仪器。

步骤6:测量工作完毕，拆除调整装置4和测垂单元2。

综上所述，本发明提供外置式可拆装高精度智能激光测垂装置，构思巧妙，设计精细。在原有激光测垂装置的基础上将激光发生器1外置，并增加控制开关11和调节旋钮14，扩大了该装置的适用范围和降低了设备的折旧费；通过采用导轨25与安装座12之间的过盈配合和自动胀紧结构，使得激光发生器1具有自我调心功能，大大提高了该装置本身精度，从而进一步提高了其测量精度；在天线26上集成无线发送模块，避免大量采购较为昂贵的专用数据线造成的资金浪费，通过无线网络传输数据可以减少采集数据所消耗的人工定额和降低技术人员的劳动强度，节省人工费支出。总之，本发明提供的外置式可拆装高精度智能激光测垂装置及使用方法能够大大降低了测量钢立柱垂直度这项工作的成本、扩大适用范围以及提高了测量钢立柱垂直度这项工作自动化程度，降低了技术人员的劳动强度，更加符合现代化建筑施工的零风险、高效率、低成本的要求。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。