鋼立柱調垂監控系統的製作方法

2023-11-11 17:31:12

專利名稱：鋼立柱調垂監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及建築工程逆作法施工領域，尤其涉及一種鋼立柱調垂監控系統。
背景技術：
在目前建築工程中，對逆作法施工一柱一樁鋼格構柱的垂直度實時監控還是一個 難題，鋼格構柱的垂直精度若要達到1/500 (投影與管長比)或更高，在實際施工作業中是 很難保證的。 目前建築工程中常用測斜管的方法來測量鋼格構柱的垂直精度，即在鋼格構柱的 外側綁縛測斜管，該測斜管平行於鋼格構柱的中軸線，在鋼格構柱下到豎井孔中後，用測斜 儀在測斜管中測量若干個點來計算鋼格構柱的垂直度，其測量原理和計算方法如圖1、圖2 所示，帶有導向滑輪的傾斜儀1在測斜管2中按傾斜儀1的標距L從測斜管2的底部逐段測 出測斜管2和鉛垂線的夾角9i，後期數據處理有兩種方式(1)先測X軸向，把多個點測出 的角度值9 i求出一個平均角度值①，根據所測的管長利用反正弦函數算出測斜管2在該 軸向的偏移比，另外一個軸向Y的測量也是重複這種測量過程，(2)根據& = Lsin e ,分別 求出不同高處的水平變化di，如圖2所示，求出測斜管2管口累計的水平位移，根據測斜管 2的長度算出偏移比，另外一個軸向也重複這種測量和計算，根據測量結果調整鋼格構柱的 垂直度，然後再複測，如果還不符合要求，再重複前面的操作步驟直到符合要求為止。 由上面的測試方法可以看出，要調整一根20米長的鋼格構柱的垂直度達到設計 要求的1/500或1/600，用(1)的數據處理方法，l米的間距測一個數據，在一個軸向需要測 20個點，如果用(2)的數據處理方法，就要根據測斜儀的標距L確定測量點數，測斜儀的標 距L按0. 5米算， 一個軸向就要測量40個點。 在工程中我們無論按哪種方法，都要經歷測量一調整一複測一調整一復
測_ —......這樣一個流程，耗時費力，效率非常低，並且這種測量方法受多方面因素的影
響存在多種誤差，如，測斜管的生產誤差，即測斜管的壁厚和導槽的深度所引起的誤差；測 斜儀在測斜管底部和頂部因溫度變化所引起的誤差；測量人員拉放繩纜的方式所造成的誤 差。以上三種情況中後兩項造成的誤差往往較大，這些誤差會給工程質量帶來嚴重的影響。 另外，也有少數研究者直接利用能測量小角度的高精度傾斜儀來測量逆作法一柱 一樁施工鋼格構柱的垂直度，但由於定位安裝十分困難，且定位精度產生的誤差將直接影 響鋼格構柱今後測量所得的垂直精度，所以，難以真正在工程中應用。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種鋼立柱調垂監控系統，能精確定位於鋼格構柱的 體表面上，實時監測鋼格構柱的垂直度，效率高。 為了達到上述的目的，本實用新型提供一種鋼立柱調垂監控系統，包括雷射定位 測量裝置和數據輸出裝置，所述雷射定位測量裝置測量數據，該雷射定位測量裝置能利用 雷射精確定位於被測物體上，所述數據輸出裝置通過數據線與雷射定位測量裝置連接，該數據輸出裝置接收雷射定位測量裝置實時傳輸的測量數據，並進行相關計算用作監控參考依據。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述雷射定位測量裝置包括雷射傾斜儀、雷射傾斜儀安裝調整架和雷射靶；所述雷射傾斜儀安裝在雷射傾斜儀安裝調整架上，所述雷射傾斜儀安裝調整架用於與被測鋼格構柱連接，所述雷射靶接收雷射傾斜儀發射的雷射束，所述雷射傾斜儀通過數據線與數據輸出裝置連接，所述雷射傾斜儀實時向數據輸出裝置傳輸測量數據。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述數據輸出裝置為數值顯示儀、計算機或者其
^口 口 。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述雷射傾斜儀包括傳感器、微型雷射發射器和定位安裝面；所述微型雷射發射器內置於傳感器的中間，所述傳感器固定安裝在定位安裝面上，使上述微型雷射發射器發射出的雷射束與定位安裝面垂直；上述傳感器的底端設有雷射束出射口 ，上述定位安裝面對應雷射束出射口的位置上設有一孔；上述傳感器的一側面上設有數據輸出接口 ，該數據輸出接口通過數據線與數據輸出裝置連接。[0012] 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述雷射傾斜儀安裝調整架包括安裝面板和調節面板，所述調節面板設置在安裝面板的上方，該調節面板通過Y軸正方向調節螺栓、Y軸負方向調節螺栓和X軸正方向調節螺栓與安裝面板連接，調節上述Y軸正方向調節螺栓、Y軸負方向調節螺栓及X軸正方向調節螺栓可改變調節面板相對安裝面板的位置；上述安裝面板上設有供雷射束出射的孔；所述調節面板設有安裝孔，用於與雷射傾斜儀連接；上述調節面板上設有供雷射束出射的孔。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述安裝面板的一側設有兩安裝板，所述兩安裝
板均垂直於安裝面板，所述安裝面板處於兩安裝板之間的側邊呈"V"字形。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，雷射靶包括靶面和呈"L"字形的支架；所述靶面
的中央設有刻度；所述支架包括與靶面連接的連接部件和與連接部件垂直的兩支腳。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，上述靶面插入連接部件的插槽內，與連接部件牢
固連接，所述連接部件的前端面為透明面，上述靶面中央的刻度通過連接部件的透明前端
面顯示出來，所述連接部件處於兩支腳之間的側邊呈"V"字形。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述數值顯示儀包括供電模塊、CPU、顯示驅動模塊、顯示屏、計算機接口模塊、傾斜儀接口模塊和按鍵輸入模塊；所述供電模塊分別與CPU、顯示驅動模塊、計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊連接，提供穩定低電壓；所述CPU與顯示驅動模塊連接，所述顯示驅動模塊與顯示屏連接，上述CPU發送指令至顯示驅動模塊，顯示驅動模塊接收指令後驅動顯示屏並顯示指令指示的內容；所述CPU分別與計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊雙向連接，所述計算機接口模塊用於與計算機連接，實時傳輸數據信息，所述傾斜儀接口模塊用於與雷射傾斜儀連接，實時傳輸數據信息；所述CPU與按鍵輸入模塊連接，接收按鍵輸入模塊發送的指令，並完成相應處理。 上述鋼立柱調垂監控系統，其中，所述供電模塊包括充電接口模塊、電池、電源開關和電流保護電路；所述充電接口模塊、電池、電源開關和電流保護電路依次串聯，所述充電接口模塊通過外部充電器與市電連接，並向電池充電，所述電源開關控制電池與電流保護電路的通斷，所述電流保護電路用於降低電壓；上述電流保護電路分別與CPU、顯示驅動模塊、計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊連接。 本實用新型鋼立柱調垂監控系統的雷射傾斜儀進行實時測量，並將測量數據實時發送給數據輸出裝置，操作人員可根據測量數據實時調整被測鋼格構柱的放置位置，而
不需經歷測量一調整一複測一調整一複測一......的流程，省力省時，大大提高了工作效
率，實現了鋼格構柱垂直度監測的自動化；採用雷射將雷射傾斜儀精確定位於被測鋼格構柱的外表面，採用傳感儀進行數據測量，避免了人為因素造成的誤差，大大提高了鋼格構柱的垂直精度，鋼格構柱的垂直精度可達1/1000，而且擴大了測量範圍，可實現30米甚至100米長的鋼格構柱垂直度實時監測；數據輸出裝置自帶可充電電池，可連續工作24小時以上，在現場測量時無需外部供電，方便快捷；監測系統中的設備均在工廠中加工成型，安裝非常方便。

[0019]本實用新型的鋼立柱調垂監控系統由以下的實施例及附圖給出。圖1是現有技術測斜管方法的測量原理圖。圖2是現有技術測斜管方法後期數據處理方式之一的原理圖。圖3是本實用新型鋼立柱調垂監控系統的結構示意圖。圖4是本實用新型雷射傾斜儀的主視圖。圖5是本實用新型雷射傾斜儀的俯視圖。圖6是本實用新型雷射傾斜儀安裝調整架的結構示意圖。圖7是本實用新型雷射傾斜儀安裝調整架的俯視圖。圖8是本實用新型雷射靶的結構示意圖。圖9是本實用新型數值顯示儀的原理圖。
具體實施方式以下將結合圖3 圖9對本實用新型的鋼立柱調垂監控系統作進一步的詳細描述。 參見圖3，本實用新型鋼立柱調垂監控系統包括雷射傾斜儀3、雷射傾斜儀安裝調整架4、雷射靶5、數值顯示儀6和PC機終端7。 所述雷射傾斜儀3通過螺母安裝在雷射傾斜儀安裝調整架4上，所述雷射傾斜儀安裝調整架4用於與被測鋼格構柱8連接，所述雷射靶5接收雷射傾斜儀3發射的雷射束，所述數值顯示儀6通過數據線與雷射傾斜儀3連接，接收雷射傾斜儀3實時監測到的數據，所述PC機終端7通過數據線與數值顯示儀6連接，接收數值顯示儀6傳輸過來的數據。[0032] 參見圖4和圖5，所述雷射傾斜儀3包括傳感器31、微型雷射發射器(圖中未示)和定位安裝面32 ，所述微型雷射發射器內置於傳感器31的中間，所述傳感器31通過安裝孔35固定安裝在定位安裝面32上，使上述微型雷射發射器發射出的雷射束與定位安裝面32垂直。 上述傳感器31的底端設有雷射束出射口 34，上述定位安裝面32對應雷射束出射
口 34的位置上設有一孔37，該孔37的直徑略大於雷射束出射口 34的直徑。 上述傳感器31的一側面上設有數據輸出接口 33，該數據輸出接口 33通過數據線(如通訊電纜)與數值顯示儀6連接。 上述定位安裝面32的兩側設有螺紋安裝孔36，用於與雷射傾斜儀安裝調整架4連接。 將上述傳感器31安裝到定位安裝面32上時，採用專業設備，以保證雷射束與定位安裝面32的垂直精度。 參見圖6和圖7，所述雷射傾斜儀安裝調整架4包括安裝面板41和調節面板42，所述調節面板42設置在安裝面板41的上方，該調節面板42通過Y軸正方向調節螺栓47、Y軸負方向調節螺栓46和X軸正方向調節螺栓48與安裝面板41連接，調節上述Y軸正方向調節螺栓47、Y軸負方向調節螺栓46及X軸正方向調節螺栓48可改變調節面板42相對安裝面板41的位置。 所述安裝面板41的一側設有兩安裝板43，所述兩安裝板43均垂直於安裝面板41，所述安裝面板41處於兩安裝板43之間的側邊設計為"V"字形，增強了安裝面板41的彈性，上述安裝面板41上設有供雷射束出射的孔(圖中未示)。 所述調節面板42設有與雷射傾斜儀3的定位安裝面32的螺紋安裝孔36相匹配的安裝孔49，通過螺栓可將雷射傾斜儀3牢固安裝在調節面板42上，上述調節面板42上設有供雷射束出射的孔45。 上述安裝板43與安裝面板41呈"L"字形，上述安裝面板41連接兩安裝板43的側邊呈"V"字形，使得上述雷射傾斜儀安裝調整架4既可安裝在平面鋼格構柱的外表面上，又可安裝在園弧面鋼格構柱的外表面上。 參見圖8，雷射靶5為移動式雷射靶，其包括靶面51和呈"L"字形的支架52，所述支架52包括用於與耙面51連接的連接部件521和與連接部件521垂直的兩支腳522。[0042] 所述靶面51的中央設有刻度，所述刻度的最小單位為毫米，該靶面51插入連接部件521的插槽內，與連接部件521牢固連接，所述連接部件521的前端面為透明面，上述靶面51中央的刻度可通過連接部件521的透明前端面顯示出來。 所述連接部件521處於兩支腳522之間的側邊設計為"V"字形，可增強連接部件521的彈性。 上述支架52呈"L"字形、上述連接部件521連接兩支腳522的側邊呈"V"字形，使得上述雷射靶5既可支撐在平面鋼格構柱的外表面上，又可支撐在園弧面鋼格構柱的外表面上。 參見圖9，所述數值顯示儀6包括充電接口模塊61、電池62、電源開關63、電流保護電路64、CPU65、LED顯示驅動模塊66、 LED顯示屏67、PC機接口模塊68、傾斜儀接口模塊69和按鍵輸入模塊69。 所述充電接口模塊61 、電池62、電源開關63、電流保護電路64依次串聯，所述充電接口模塊61可通過外部充電器與市電連接，並向電池62充電，所述電池62為大容量鋰電池，可提供12伏穩定電壓，所述電源開關63控制電池62與電流保護電路64的通斷，所述電流保護電路64將電池62提供的12伏穩定電壓降低為5伏穩定電壓。[0047] 上述電流保護電路64分別與CPU65、LED顯示驅動模塊66、PC機接口模塊68和傾斜儀接口模塊69連接，該電流保護電路64向CPU65 、 LED顯示驅動模塊66 、 PC機接口模塊68和傾斜儀接口模塊69提供5伏穩定電壓。
7[0048] 所述CPU65與LED顯示驅動模塊66連接，所述LED顯示驅動模塊66與LED顯示屏67連接，上述CPU65發送指令至LED顯示驅動模塊66， LED顯示驅動模塊66接收指令後驅動LED顯示屏67並顯示指令指示的內容。 所述CPU65分別與PC機接口模塊68和傾斜儀接口模塊69雙向連接，所述PC機接口模塊68可與PC機終端7連接，實時傳輸數據信息，所述傾斜儀接口模塊69可與雷射傾斜儀3連接，實時傳輸數據信息。 所述CPU65與按鍵輸入模塊69連接，所述按鍵輸入模塊69發送指令至CPU65,CPU65完成相應處理。 上述數值顯示儀可實時顯示被測鋼格構柱在各測量點X軸向與鉛垂線的夾角、Y軸向與鉛垂線的夾角、X軸向偏移量、Y軸向偏移量、X軸向比值(X軸向投影與管長比)、Y軸向比值(Y軸向投影與管長比)等等，操作人員可根據數值顯示儀實時顯示的數據信息實
時調整被測鋼格構柱在豎井中的位置，以使鋼格構柱的垂直精度達到工程要求，大大提高了工作效率。 上述數值顯示儀內置蓄電電池，在現場測量時無需外部供電，方便快捷。 上述數值顯示儀分別與雷射傾斜儀和PC機終端連接，可將雷射傾斜儀實時傳輸
來的數據信息實時發送給PC機終端。 所述PC機終端7實時接收數值顯示儀6傳輸來的數據信息，按要求進行相關計算，並將計算結果通過LED顯示屏直觀地顯示出來。所述PC機終端7可顯示被測鋼格構柱在各測量點X軸向與鉛垂線的夾角、Y軸向與鉛垂線的夾角、X軸向偏移量、Y軸向偏移量、X軸向比值(X軸向投影與管長比)、Y軸向比值(Y軸向投影與管長比)等等，並可以通過圖形直觀表示出來，使操作人員能迅速知道被測鋼格構柱當前的垂直精度，及時作出相應調整，方便、快速。 上述數值顯示儀和PC機終端可選擇其中之一與雷射傾斜儀的數據輸出接口連
接，也可以同時接入系統(本實施例為數值顯示儀和PC機終端同時接入系統)。 以只有數值顯示儀與雷射傾斜儀的數據輸出接口連接為例，介紹本實用新型鋼立
柱調垂監控系統的工作原理在被測鋼格構柱吊裝前，將被測鋼格構柱水平放置，將安裝有
雷射傾斜儀的雷射傾斜儀安裝調整架焊接到被測鋼格構柱一端的外表面上，而雷射靶支撐
在被測鋼格構柱另一端的外表面上，移動雷射靶，使雷射靶與雷射傾斜儀相對，調節雷射傾
斜儀安裝調整架上的調節螺栓，使雷射傾斜儀發射的雷射束與被測鋼格構柱的母線平行，
完成雷射傾斜儀在被測鋼格構柱的外表面上的定位；當被測鋼格構柱下到豎井中，雷射傾
斜儀的傳感器對被測鋼格構柱進行實時測量(測量被測鋼格構柱在選定的測量點處X軸
向與鉛垂線的夾角、在Y軸向與鉛垂線夾角)，並將測量到的數據信息實時發送給數值顯示
儀，數值顯示儀根據傳感器發送來的數據信息進行相關計算，並顯示有關數據信息(如被
測鋼格構柱在選定的測量點處X軸向與鉛垂線的夾角、在Y軸向與鉛垂線夾角、X軸向偏移
量、Y軸向偏移量、在X軸向或Y軸向的比值)，操作人員根據數值顯示儀顯示的數據信息實
時調整被測鋼格構柱在豎井中的位置，使被測鋼格構柱的垂直精度達到工程要求。
權利要求一種鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，包括雷射定位測量裝置和數據輸出裝置，所述雷射定位測量裝置測量數據，該雷射定位測量裝置能利用雷射精確定位於被測物體上，所述數據輸出裝置通過數據線與雷射定位測量裝置連接，該數據輸出裝置接收雷射定位測量裝置實時傳輸的測量數據，並進行相關計算用作監控參考依據。
2. 如權利要求1所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述雷射定位測量裝置包 括雷射傾斜儀、雷射傾斜儀安裝調整架和雷射靶；所述雷射傾斜儀安裝在雷射傾斜儀安裝調整架上，所述雷射傾斜儀安裝調整架用於與 被測鋼格構柱連接，所述雷射靶接收雷射傾斜儀發射的雷射束，所述雷射 傾斜儀通過數據 線與數據輸出裝置連接，所述雷射傾斜儀實時向數據輸出裝置傳輸測量數據。
3. 如權利要求2所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述數據輸出裝置為數值顯示儀、計算機或者其結合。
4. 如權利要求2所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述雷射傾斜儀包括傳感 器、微型雷射發射器和定位安裝面；所述微型雷射發射器內置於傳感器的中間，所述傳感器固定安裝在定位安裝面上，使 上述微型雷射發射器發射出的雷射束與定位安裝面垂直；上述傳感器的底端設有雷射束出射口 ，上述定位安裝面對應雷射束出射口的位置上設 有一孔；上述傳感器的一側面上設有數據輸出接口 ，該數據輸出接口通過數據線與數據輸出裝 置連接。
5. 如權利要求2所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述雷射傾斜儀安裝調整 架包括安裝面板和調節面板，所述調節面板設置在安裝面板的上方，該調節面板通過Y軸 正方向調節螺栓、Y軸負方向調節螺栓和X軸正方向調節螺栓與安裝面板連接，調節上述Y 軸正方向調節螺栓、Y軸負方向調節螺栓及X軸正反向調節螺栓可改變調節面板相對安裝 面板的位置；上述安裝面板上設有供雷射束出射的孔；所述調節面板設有安裝孔，用於與 雷射傾斜儀連接；上述調節面板上設有供雷射束出射的孔。
6. 如權利要求5所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述安裝面板的一側設有 兩安裝板，所述兩安裝板均垂直於安裝面板，所述安裝面板處於兩安裝板之間的側邊呈"V" 字形。
7. 如權利要求2所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，雷射靶包括靶面和呈"L"字 形的支架；所述靶面的中央設有刻度；所述支架包括與靶面連接的連接部件和與連接部件 垂直的兩支腳。
8. 如權利要求7所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，上述靶面插入連接部件的 插槽內，與連接部件牢固連接，所述連接部件的前端面為透明面，上述靶面中央的刻度通過 連接部件的透明前端面顯示出來，所述連接部件處於兩支腳之間的側邊呈"V"字形。
9. 如權利要求3所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述數值顯示儀包括供電 模塊、CPU、顯示驅動模塊、顯示屏、計算機接口模塊、傾斜儀接口模塊和按鍵輸入模塊；所述供電模塊分別與CPU、顯示驅動模塊、計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊連接，提 供穩定低電壓；所述CPU與顯示驅動模塊連接，所述顯示驅動模塊與顯示屏連接，上述CPU發送指令至顯示驅動模塊，顯示驅動模塊接收指令後驅動顯示屏並顯示指令指示的內容；所述CPU分別與計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊雙向連接，所述計算機接口模塊用 於與計算機連接，實時傳輸數據信息，所述傾斜儀接口模塊用於與雷射傾斜儀連接，實時傳 輸數據信息；所述CPU與按鍵輸入模塊連接，接收按鍵輸入模塊發送的指令，並完成相應處理。
10.如權利要求9所述的鋼立柱調垂監控系統，其特徵在於，所述供電模塊包括充電接口模塊、電池、電源開關和電流保護電路；所述充電接口模塊、電池、電源開關和電流保護電路依次串聯，所述充電接口模塊通過外部充電器與市電連接，並向電池充電，所述電源開關控制電池與電流保護電路的通斷，所述電流保護電路用於降低電壓；上述電流保護電路分別與CPU、顯示驅動模塊、計算機接口模塊和傾斜儀接口模塊連接。
專利摘要本實用新型的鋼立柱調垂監控系統，包括雷射傾斜儀、雷射傾斜儀安裝調整架、雷射靶和數據輸出裝置；所述雷射傾斜儀安裝在雷射傾斜儀安裝調整架上，所述雷射傾斜儀安裝調整架用於與被測鋼格構柱連接，所述雷射靶接收雷射傾斜儀發射的雷射束，所述數據輸出裝置通過數據線與雷射傾斜儀連接，接收雷射傾斜儀實時監測到的數據。本實用新型鋼立柱調垂監控系統工作效率高、實現了鋼格構柱垂直度監測的自動化、精度高，性能高。
文檔編號G01B11/26GK201476772SQ20092020760
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者唐建飛, 樓傑, 郭海龍, 顧國明 申請人:上海建工股份有限公司