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专利名称：一种具备稳定功能的水平测量仪

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202411166891.8

专利申请（专利权）人：江苏工佰汇五金工具有限公司
权利人地址：江苏省南通市启东市吕四港镇兴区西路68号

专利发明（设计）人：陈华斌,陈芹,缪娟

专利摘要：本发明涉及水平仪相关技术领域，公开了一种具备稳定功能的水平测量仪，其包括底盘、支架、顶盘和摆体，支架设置在底盘和顶盘之间并将两者连接，摆体的上端与顶盘摆动连接，具备稳定功能的水平测量仪还包括稳定基座，稳定基座设置在底盘上侧，支架的底部连接稳定基座，稳定基座具有中心槽，中心槽内设置稳定调节组件，稳定调节组件包括旋转部、移动部、拉线和姿态检测单元，旋转部转动设置于中心槽内，移动部直线滑动地连接于旋转部上侧，拉线上端连接摆体，下端连接移动部，姿态检测单元安装于稳定基座，摆体自我稳定过程中不仅受到重力作用，还受到一个拉线提供的辅助向下的力，提高水平仪发出激光的稳定性。

主权利要求：
1.一种具备稳定功能的水平测量仪，其包括底盘、支架、顶盘和摆体，所述支架设置在底盘和顶盘之间并将两者连接，所述摆体的上端与所述顶盘摆动连接，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括稳定基座，所述稳定基座设置在所述底盘上侧，所述支架的底部连接所述稳定基座，所述稳定基座具有中心槽，所述中心槽内设置稳定调节组件；
所述稳定调节组件包括旋转部、移动部、拉线和姿态检测单元，所述旋转部转动设置于所述中心槽内，所述移动部直线滑动地连接于所述旋转部上侧，所述拉线上端连接所述摆体，下端连接所述移动部，所述姿态检测单元安装于所述稳定基座；
姿态检测单元检测当前水平仪的姿态，根据检测到的倾斜角度α，和水平仪自身的高度I，计算出摆体以竖直方向投影到稳定基座上的投影点K所在的位置，记录该投影点K的位置，K点包括旋转角和位移，旋转部带动移动部转动到上述的旋转角，移动部带动拉线的下端移动上述的位移量。
2.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括反馈单元，所述反馈单元包括安装于所述摆体底部的激光发射单元和安装于所述移动部上的激光接受单元，所述激光接受单元检测所述激光发射单元发射的竖直激光投射在所述移动部上投影点的位置。
3.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括拉力检测单元，所述拉力检测单元的下端连接于所述移动部，上端连接所述拉线，所述拉线具有弹性。
4.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括拉线收纳组件，所述移动部具有开口向上的容纳槽，所述收纳组件设置于所述容纳槽中，所述收纳组件包括导向管和收线环，所述收线环转动地安装在所述容纳槽中，所述导向管设置在所述收线环的中心，所述拉线一端连接所述收线环，另一端通过所述导向管向上延伸。
5.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括调平组件，所述调平组件包括至少三个伸缩杆和若干弹性件，所述底盘和所述稳定基座之间形成调平间隙，在所述调平间隙中安装若干所述弹性件，所述弹性件为所述底盘和所述稳定基座提供相互靠近的力，所述伸缩杆底部安装于所述底盘，顶部抵接所述稳定基座。
6.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括控制模块、旋转驱动组件和移动驱动组件，所述控制模块的输入端与所述姿态检测单元电连接，所述控制模块的输出端与所述旋转驱动组件和所述移动驱动组件电连接，所述旋转驱动组件驱动所述旋转部转动，所述移动驱动组件驱动所述移动部在所述旋转部上移动。
7.根据权利要求6所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述旋转驱动组件包括马达、传动齿轮和齿圈，所述齿圈上端固定连接于所述旋转部，所述马达安装于所述稳定基座上，所述马达输出轴连接所述传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿圈啮合。
8.根据权利要求6所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述移动驱动组件为电动导轨，所述电动导轨安装于所述旋转部的上侧，所述电动导轨的滑块与上侧的所述移动部连接。
9.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述稳定调节组件还包括电磁部，所述摆体下端设置导磁部，所述底盘和所述稳定基座采用非导磁性材料。
10.根据权利要求1所述的具备稳定功能的水平测量仪，其特征在于，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括圆水准器和保护壳，所述保护壳包裹所述底盘、所述支架、所述顶盘和所述摆体，所述圆水准器设置在所述保护壳顶部。 说明书 : 一种具备稳定功能的水平测量仪技术领域[0001] 本发明涉及水平仪相关技术领域，具体为一种具备稳定功能的水平测量仪。背景技术[0002] 水平仪被常用于检查工作表面的水平度是否符合标准，测量设备的水平和竖直方向，现有的激光水平仪内有摆体，摆体上设置水平激光发射单元和竖直激光发射单元，摆体在重力作用下自然下坠直到平衡，能够发出水平和竖直甚的激光线，用做施工的水平和竖直标准。[0003] 现有的激光水平仪中的摆体完全依赖重力，以使水平激光和竖直激光保持在高精度内，在使用过程中，水平仪受到晃动，摆体需要一段时间，才能恢复到竖直状态，这个恢复稳定的状态我们叫做摆体的自我稳定过程，现有水平仪自我稳定过程比较浪费时间，还容易导致摆动超限，并且在水平仪非工作状态下，依然在做无效的自然摆动，受到外部冲击时，不具有自我保护的功能，容易导致水平仪损坏。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种具备稳定功能的水平测量仪，用于克服现有技术中水平仪自我稳定过程时间较长的缺陷。[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现的。[0006] 本发明的一种具备稳定功能的水平测量仪，其包括底盘、支架、顶盘和摆体，所述支架设置在底盘和顶盘之间并将两者连接，所述摆体的上端与所述顶盘摆动连接，所述摆体上安装有激光发射单元，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括稳定基座，所述稳定基座设置在所述底盘上侧，所述支架的底部连接所述稳定基座，所述稳定基座具有中心槽，所述中心槽内设置稳定调节组件；所述稳定调节组件包括旋转部、移动部、拉线和姿态检测单元，所述旋转部转动设置于所述中心槽内，所述移动部直线滑动地连接于所述旋转部上侧，所述拉线上端连接所述摆体，下端连接所述移动部，所述姿态检测单元安装于所述稳定基座。[0007] 在本方案中，通过设置稳定调节组件，利用拉线提供的额外竖直向下的力，增加摆体受到的竖直向下的力，使得摆体能够以更短的时间恢复平衡，要实现上述功能，需要调节拉线的角度，姿态检测单元检测当前水平仪的姿态，计算出摆体以竖直方向投影到稳定基座上的投影点，记录该投影点的位置，包括旋转角和位移，旋转部带动移动部转动到上述的旋转角，移动部带动拉线的下端移动上述的位移量，快速定位拉线的下端位置，摆体自我稳定过程中不仅受到重力作用，还受到一个拉线提供的辅助向下的力，以提高摆体自我稳定的速度，提高水平仪发出激光的稳定性。[0008] 另外，水平仪在非工作状态下，旋转部和移动部将拉线下端定位到中心位置，以限制摆体的自由摆动，在运输过程中，减少摆体过渡摆动导致的损坏。[0009] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括反馈单元，所述反馈单元包括安装于所述摆体底部的激光发射单元和安装于所述移动部上的激光接受单元，所述激光接受单元检测所述激光发射单元发射的竖直激光投射在所述移动部上投影点的位置。[0010] 在本方案中，当摆体稳定后，摆体底部的激光发射单元发射竖直向下的激光，激光接受单元记录上述激光竖直向下的投影点，计算该实际投影点与理论投影点的偏差，将该偏差反馈到计算过程，从而增进下一次拉线下端的定位精度。[0011] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括拉力检测单元，所述拉力检测单元的下端连接于所述移动部，上端连接所述拉线，所述拉线具有弹性。[0012] 在本方案中，拉力检测单元用于检测拉线自身的拉力，通过判断拉力变化，判断摆体摆动周期和速度，当拉力不在发生变化，或者变化在指定范围内时，认为摆体处于伪平衡状态。[0013] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括拉线收纳组件，所述移动部具有开口向上的容纳槽，所述收纳组件设置于所述容纳槽中，所述收纳组件包括导向管和收线环，所述收线环转动地安装在所述容纳槽中，所述导向管设置在所述收线环的中心，所述拉线一端连接所述收线环，另一端通过所述导向管向上延伸。[0014] 在本方案中，导向管用于对拉线导向，使其沿竖直方向延伸向摆体，收线环转动，带动拉线拉紧或放松，从而调节拉线自身和摆体受到拉力的大。卑谔宕锏轿逼胶庾刺，放松拉线，使其完全失去对摆体的控制，摆体完全在自我重力下达到真平衡状态。[0015] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括调平组件，所述调平组件包括至少三个伸缩杆和若干弹性件，所述底盘和所述稳定基座之间形成调平间隙，在所述调平间隙中安装若干所述弹性件，所述弹性件为所述底盘和所述稳定基座提供相互靠近的力，所述伸缩杆底部安装于所述底盘，顶部抵接所述稳定基座。[0016] 在本方案中，若姿态检测单元检测到水平仪自身的水平度超过正常工作的角度，伸缩杆伸缩以调节稳定基座的水平角，稳定基座带动支架和摆体摆动，从而使得摆体处在一个可正常工作的姿态。[0017] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括控制模块、旋转驱动组件和移动驱动组件，所述控制模块的输入端与所述姿态检测单元电连接，所述控制模块的输出端与所述旋转驱动组件和所述移动驱动组件电连接，所述旋转驱动组件驱动所述旋转部转动，所述移动驱动组件驱动所述移动部在所述旋转部上移动。[0018] 在本方案中，控制模块用于接收姿态检测单元传入的姿态数据，并计算出摆体以竖直方向投影到稳定基座上的投影点的旋转角和位移，控制模块根据上述旋转角和位移，向旋转驱动组件和移动驱动组件输出对应的电信号。[0019] 较佳的，所述旋转驱动组件包括马达、传动齿轮和齿圈，所述齿圈上端固定连接于所述旋转部，所述马达安装于所述稳定基座上，所述马达输出轴连接所述传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿圈啮合。[0020] 在本方案中，马达通过传动齿轮驱动齿圈和旋转部转动。[0021] 较佳的，所述移动驱动组件为电动导轨，所述电动导轨安装于所述旋转部的上侧，所述电动导轨的滑块与上侧的所述移动部连接。[0022] 在本方案中，电动滑轨带动移动部相对旋转部直线移动。[0023] 较佳的，所述稳定调节组件还包括电磁部，所述摆体下端设置导磁部，所述底盘和所述稳定基座采用非导磁性材料。[0024] 在本方案中，利用电磁部和导磁部之间的磁吸引力，增强摆体受到的纵向的力，还可减小拉线对摆体造成的干扰。[0025] 较佳的，所述具备稳定功能的水平测量仪还包括圆水准器和保护壳，所述保护壳包裹所述底盘、所述支架、所述顶盘和所述摆体，所述圆水准器设置在所述保护壳顶部。[0026] 本发明的有益效果：通过设置稳定调节组件，利用拉线提供的额外竖直向下的力，增加摆体受到的竖直向下的力，使得摆体能够以更短的时间恢复平衡，姿态检测单元检测当前水平仪的姿态，计算出摆体以竖直方向投影到稳定基座上的投影点，记录该投影点的位置，包括旋转角和位移量，旋转部带动移动部转动到上述的旋转角，移动部带动拉线的下端移动上述的位移量，快速定位拉线的下端位置，摆体自我稳定过程中不仅受到重力作用，还受到一个拉线提供的辅助向下的力，以提高摆体自我稳定的速度，提高水平仪发出激光的稳定性。[0027] 另外，水平仪在非工作状态下，旋转部和移动部将拉线下端定位到中心位置，以限制摆体的自由摆动，在运输过程中，可减少摆体过渡摆动导致的损坏。附图说明[0028] 为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0029] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0030] 图1为本发明一种实施例的结构示意图。[0031] 图2为本发明底盘和稳定基座的分解结构示意图。[0032] 图3为图2中稳定基座的分解结构示意图。[0033] 图4为图3背面的结构示意图。[0034] 图5为图3中移动部的结构示意图。[0035] 图6为图5中导向管的纵向剖视图。[0036] 图7为图6中拉力检测单元的纵向剖视图。[0037] 图8为图2中底盘的纵向剖视图。[0038] 图9为本发明的水平仪由水平状态到倾斜状态的变化示意图。[0039] 附图标记说明：[0040] 10、底盘；[0041] 11、支架；[0042] 12、顶盘；[0043] 13、摆体；[0044] 14、稳定基座；[0045] 15、中心槽；[0046] 16、稳定调节组件；[0047] 17、旋转部；[0048] 18、移动部；[0049] 19、拉线；[0050] 20、姿态检测单元；[0051] 21、激光发射单元；[0052] 22、激光接受单元；[0053] 23、拉力检测单元；[0054] 24、容纳槽；[0055] 25、导向管；[0056] 26、收线环；[0057] 27、伸缩杆；[0058] 28、弹性件；[0059] 29、马达；[0060] 30、传动齿轮；[0061] 31、齿圈；[0062] 32、电动导轨；[0063] 33、保护壳；[0064] 34、安装槽；[0065] 35、滚筒；[0066] 36、线钩；[0067] 37、盒体；[0068] 38、内腔；[0069] 39、开槽；[0070] 40、活动块；[0071] 41、压电传感器；[0072] 42、弹簧；[0073] 43、调节槽；[0074] 44、活动板；[0075] 45、限位环。具体实施方式[0076] 下面结合图1?9对本发明进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致。[0077] 图1?图9所展示为本发明一种具备稳定功能的水平测量仪，如图1所示，其包括底盘10、支架11、顶盘12和摆体13，支架11设置在底盘10和顶盘12之间并将两者连接，摆体13的上端与顶盘12摆动连接，摆体13上安装有激光发射单元21。[0078] 如图2所示，具备稳定功能的水平测量仪还包括稳定基座14，稳定基座14设置在底盘10上侧，支架11的底部连接稳定基座14，稳定基座14具有中心槽15，中心槽15内设置稳定调节组件16。[0079] 如图3和图4所示，稳定调节组件16包括旋转部17、移动部18、拉线19和姿态检测单元20，旋转部17转动设置于中心槽15内，移动部18直线滑动地连接于旋转部17上侧，拉线19上端连接摆体13，下端连接移动部18，姿态检测单元20设于稳定基座上，如图4所示，具体的，稳定基座14背面开设安装槽34，姿态检测单元20设置于安装槽34内。[0080] 在本实例中，通过设置稳定调节组件16，利用拉线19提供的额外竖直向下的力，增加摆体13受到的竖直向下的力，使得摆体13能够以更短的时间恢复平衡，要实现上述功能，需要调节拉线19的角度，如图9所示，左侧图表示水平仪处于水平状态时，摆体13有保持竖直状态的趋势，其中G为重力方向，右侧图表示水平仪倾斜一定角度α，此时移动部18应该从最初的H点移动到K点，其中K点需要计算得出，K点计算过程是：姿态检测单元20检测当前水平仪的姿态，根据检测到的倾斜角度α，和水平仪自身的高度I，计算出摆体13以竖直方向投影到稳定基座14上的投影点K所在的位置。[0081] 记录该投影点K的位置，K点包括旋转角和位移，旋转部17带动移动部18转动到上述的旋转角，移动部18带动拉线19的下端移动上述的位移量，快速定位拉线19的下端位置，摆体13自我稳定过程中不仅受到重力作用，还受到一个拉线19提供的辅助向下的力，以提高摆体13自我稳定的速度，提高水平仪发出激光的稳定性。[0082] 另外，水平仪在非工作状态下，旋转部17和移动部18将拉线19下端定位到中心位置，以限制摆体13的自由摆动，在运输过程中，减少摆体13过渡摆动导致的损坏。[0083] 如图2所示，优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括反馈单元，反馈单元包括安装于摆体13底部的激光发射单元21和安装于移动部18上的激光接受单元22，激光接受单元22检测激光发射单元21发射的竖直激光投射在移动部18上投影点的位置。[0084] 在本实施例中，摆体13底部还设置有摄像头，激光接受单元22的上表面具有圆形标靶，摄像头用于观察和记录激光投影点位于标靶的具体位置。[0085] 在其他实施例中，激光接受单元22采用光电传感器，通过光电传感器记录激光点的位置。[0086] 在本实例中，当摆体13稳定后，摆体13底部的激光发射单元21发射竖直向下的激光，激光接受单元22检测到上述激光竖直向下的投影点，计算该实际投影点与计算投影点的偏差，将该偏差反馈到计算过程，从而增进下一次拉线19下端的定位精度。[0087] 如图6和图7所示，优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括拉力检测单元23，拉力检测单元23的下端连接于移动部18，上端连接拉线19，拉线19具有弹性。[0088] 在本实例中，拉力检测单元23用于检测拉线19自身的拉力，通过判断拉力变化，判断摆体13摆动周期和速度，当拉力不在发生变化，或者拉力变化在指定范围内时，认为摆体13处于伪平衡状态，达到伪平衡状态时，即可放松拉线19对摆体的控制，使摆体自由摆动到精准的真平衡状态。[0089] 如图3所示，优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括拉线19收纳组件，移动部18具有开口向上的容纳槽24，容纳槽24上侧开口处安装盖体，如图5所示，收纳组件设置于容纳槽24中，收纳组件包括导向管25和收线环26，收线环26转动地安装在容纳槽24中，导向管25设置在收线环26的中心，拉线19一端连接收线环26，另一端通过导向管25向上延伸。[0090] 如图7所示，具体实施时，拉力检测单元23包括盒体37，盒体37具有内腔38，内腔38开设向上的开槽39，活动块40在内腔38中滑动，并且活动块40通过开槽39延伸到外界，活动块40与盒体37内壁之间设置压电传感器41，用于检测活动块40上的压力。[0091] 如图6所示，拉线19包括两节，活动块40的上端连接弹簧42，弹簧42上侧连接第一节拉线19的下端，第一节拉线19上端连接摆体13，盒体37本身连接另一节拉线19，另一节拉线19穿过导向管25与收线环26连接。[0092] 如图5所示，收线环26本身为一齿圈，收线环26内侧设置一线钩36，线钩36用于连接拉线19，容纳槽24内安装电机，电机轴连接有一个齿轮，齿轮与齿圈31啮合。[0093] 在容纳槽24内圆周分布有若干滚筒35，滚筒35用于支撑拉线19。[0094] 在本实例中，导向管25用于对拉线19导向，使其沿竖直方向延伸向摆体13，收线环26转动，带动拉线19拉紧或放松，从而调节拉线19自身和摆体13受到拉力的大。卑谔13达到伪平衡状态后，放松拉线19，使其完全失去对摆体13的控制，摆体13完全在自我重力下达到真平衡状态。[0095] 如图2和图8所示，优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括调平组件，调平组件包括至少三个伸缩杆27和若干弹性件28，底盘10和稳定基座14之间形成调平间隙，在调平间隙中安装若干弹性件28，弹性件28为底盘10和稳定基座14提供相互靠近的力，伸缩杆27底部安装于底盘10，顶部抵接稳定基座14。[0096] 如图8所示，具体实施时，底盘10具有开口向上的调节槽43，调节槽43内活动设置活动板44，活动板44上侧连接稳定基座14，调节槽43开口处安装限位环45，以限定活动板44向上活动，限位环45和活动板44之间设置弹性件28，在本实施例中，弹性件28为压缩弹簧。[0097] 在本实例中，若姿态检测单元20检测到水平仪自身的水平度超过正常工作的角度，伸缩杆27伸缩以调节稳定基座14的水平角，稳定基座14带动支架11和摆体13摆动，从而使得摆体13处在一个可正常工作的姿态。[0098] 优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括控制模块、旋转驱动组件和移动驱动组件，控制模块的输入端与姿态检测单元20电连接，控制模块的输出端与旋转驱动组件和移动驱动组件电连接，旋转驱动组件驱动旋转部17转动，移动驱动组件驱动移动部18在旋转部17上移动。[0099] 在本实例中，控制模块用于接收姿态检测单元20传入的姿态数据，并计算出摆体13以竖直方向投影到稳定基座14上的投影点的旋转角和位移，控制模块根据上述旋转角和位移，向旋转驱动组件和移动驱动组件输出对应的电信号。[0100] 如图4所示，优选的，旋转驱动组件包括马达29、传动齿轮30和齿圈31，齿圈31上端固定连接于旋转部17，马达29安装于稳定基座14上，马达29输出轴连接传动齿轮30，传动齿轮30与齿圈31啮合。[0101] 在本实例中，马达29通过传动齿轮30驱动齿圈31和旋转部17转动。[0102] 如图3所示，优选的，移动驱动组件为电动导轨32，电动导轨32安装于旋转部17的上侧，电动导轨32的滑块与上侧的移动部18连接。[0103] 在本实例中，电动滑轨带动移动部18相对旋转部17直线移动。[0104] 优选的，稳定调节组件16还包括电磁部，摆体13下端设置导磁部，底盘10和稳定基座14采用非导磁性材料。[0105] 在本实例中，利用电磁部和导磁部之间的磁吸引力，增强摆体13受到的纵向的力，还可减小拉线19对摆体13造成的干扰。[0106] 优选的，具备稳定功能的水平测量仪还包括圆水准器和保护壳33，保护壳33包裹底盘10、支架11、顶盘12和摆体13，圆水准器设置在保护壳33顶部。在本实施例中，利用圆水准器校准姿态检测单元20。[0107] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

专利地区：江苏

专利申请日期：2024-08-23

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118670360B