CN114964304A - 一种建筑业地面激光测平仪校正机构 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种建筑业地面激光测平仪校正机构，涉及建筑业地面平整度、水平度检测领域。所述建筑业地面激光测平仪校正机构，包括加速度传感器、倾角传感器、自动安平机构。所述加速度传感器与倾角传感器、激光测距仪物理固定并安置于摆体式自动安平机构上。所述加速度传感器用于校正激光测平仪在垂直方向上的位移；倾角传感器用于对激光测距仪射出的激光束的水平倾角进行测量、校正和对加速度传感器与水平面垂直线夹角校正；所述摆体式自动安平机构用于校正倾角传感器的传感器漂移造成的误差。

Description

一种建筑业地面激光测平仪校正机构

技术领域

本发明涉及建筑业地面平整度、水平度检测领域。

背景技术

在建筑业中装修房屋都必须对建筑物的原始地面平整度、水平度进行评估，并通过专业手段使其平整度、水平度达到一定的标准并评估。目前已有发明开发了一种基于激光测距装置的非接触式地面、墙面平整度、水平度检测仪。可以实现在一个固定点完成待测平面平整度、水平度的非接触式检测。但该激光测平仪在测量过程不能移动且电机转动引起激光测平仪机体震动而造成测量误差。此外机械传动机构精度不够也能使激光束散布装置散布的激光束达不到理论上要求的与水平面倾角的精度从而影响检测的精度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种激光测平仪的校正机构，可以对测平仪因震动、移动产生的位移和机械精度造成的激光测距仪出射激光束与水平面倾角的误差进行校正。本发明的技术方案是这样实现的：一种地面激光测平仪的校正机构，包括加速度传感器、倾角传感器、自动安平机构。上述加速度传感器、倾角传感器和激光测平仪的激光测距仪均相互物理固定，相互之间角度、位置不变悬挂在可以在一定范围内左右、前后自由摆动的旋转支架上。

所述激光测平仪校正机构采用加速度传感器校正激光测平仪移动过程或电机转动产生机体震动而造成的测量误差。加速度传感器是一种能够测量加速度的传感器。通常由质量块、阻尼器、弹性元件、敏感元件和适调电路等部分组成。传感器在加速过程中，通过对质量块所受惯性力的测量，利用牛顿第二定律获得加速度值。根据传感器敏感元件的不同，常见的加速度传感器包括电容式、电感式、应变式、压阻式、压电式等。目前已广泛应用于汽车主动防震、防手抖、镜头防抖等领域。所述加速度传感器为3轴加速度传感器，可以在相互垂直的X、Y、Z三个敏感轴上测量加速度值。所述加速度传感器测得激光测距仪垂直方向的加速度，经过2次积分后得到激光测距仪垂直位移，用于校正测平仪在垂直方向上的位移。校正过程如下：

步骤一：在激光测距仪激光束轴向上布置数个加速度传感器，所述加速度传感器一条敏感轴与测距仪激光束轴向相同。所述数个加速度传感器的敏感轴相互平行或垂直。

步骤二：在激光测平仪运转过程中加速度传感器敏感轴由于测平仪机体的移动或是机械振动会发生偏移、偏转，倾角传感器可实时监测加速度传感器敏感轴相对于水平面垂线的倾角，加速度是矢量，利用三角形法则可以算得垂直方向的加速度矢量，实现对加速度的校正。

步骤三：对于采集到的加速度信号进行两次积分得到位移信息；

步骤四：根据各个加速度传感器的位移信息得到激光测距仪垂直方向上的位移和激光束偏转角度。

所述激光测平仪校正机构采用倾角传感器测量激光测距仪射出的激光束与水平面的夹角和加速度传感器的敏感轴与水平面垂线的夹角，用于对机械加工精度造成的激光测距仪出射激光束与水平面倾角的误差进行校正和对加速度传感器敏感轴偏移造成的误差进行校正。倾角传感器又称作倾斜仪、测斜仪、水平仪、倾角计，经常用于***的水平角度变化测量。作为一种检测工具，它已成为桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台、机械加工等领域不可缺少的重要测量工具。由于机械加工精度等原因激光测距仪出射激光束与水平面之间的倾角很难达到理论上要求的精度，而目前高精度倾角传感器基本可以达到0.001°的精度，实现对激光束倾角的校正。在激光测平仪运转过程中加速度传感器敏感轴由于测平仪机体的移动或是机械振动会发生偏移、偏转，倾角仪可实时监测加速度传感器敏感轴相对于水平面垂线的倾角，因为加速度是矢量，利用三角形法则可以算的垂直方向的矢量，实现对加速度的校正。

所述倾角传感器还会随着时间、温度而发生漂移现象，即所谓传感器漂移，会严重影响测量结果。传感器漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化的现象。产生漂移的原因有两个方面：一是传感器自身结构参数；二是周围环境(如温度、湿度等)。最常见的漂移是温度漂移，即周围环境温度变化而引起输出量的变化，温度漂移主要表现为温度零点漂移和温度灵敏度漂移。所述激光测平仪校正机构采用摆体自动补偿传感器漂移产生的误差。所述加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪相互物理固定，角度、距离不变形成一个摆锤。所述摆锤悬挂在可以在一定范围内左右、前后自由摆动的旋转机构上，在地球引力的作用下，悬挂的摆锤始终垂直于地面，也就是在自由悬挂状态时加速度传感器的XYZ三个敏感轴与水平面的夹角、激光测距仪的出射激光束与水平面的夹角、倾角传感器与水平面的夹角都是不变的。校正过程如下：

步骤一：测得初始时间倾角传感器与激光测距仪出射激光束之间夹角δ

步骤二：测得初始时间由加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪组成的摆锤自由悬挂时倾角仪测得的倾角值γ

步骤三：测得传感器漂移后由加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪组成的摆锤自由悬挂时倾角仪测得的倾角值M

步骤四：以γ、δ作为常数，计算得传感器漂移后的倾角传感器与激光测距仪出射激光束之间夹角β值。β＝M-γ+δ

附图说明

下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明地面激光测平仪校正机构的结构框图

图中数字所表示的相应部件名称：

1-旋转支架；2-激光测距仪；3-加速度传感器A；4-加速度传感器B；5-倾角传感器；6-蓝牙模块

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。发明实施例提出了一种建筑业地面激光测平仪校正机构。

该激光测平仪的校正机构最上端是一个可以在一定范围内左右、前后自由摆动的旋转支架1，支架下悬挂激光测距仪2，激光测距仪下固定加速度传感器A和加速度传感器B，加速度传感器A和B一条敏感轴与测距仪激光束轴向相同。所述两个加速度传感器的剩余2个轴向相互平行或垂直。加速度传感器A和B下方固定有倾角传感器5。倾角传感器下固定有蓝牙模块6。上述激光测距仪、加速度传感器、倾角传感器、蓝牙模块均相互物理固定，相互之间角度、位置不变，形成一个摆锤悬挂在旋转支架上。

所述激光测平仪校正机构采用加速度传感器校正激光测平仪移动或电机转动产生机体震动而造成的测量误差。校正过程如下：

步骤一：在激光测距仪激光束轴向上布置A和B两个加速度传感器，所述加速度传感器一条敏感轴与测距仪激光束轴向相同。所述两个加速度传感器的轴向相互平行或垂直。

步骤二：在激光测平仪运转过程中加速度传感器敏感轴由于测平仪机体的移动或是机械振动会发生偏移、偏转，倾角仪可实时监测加速度传感器敏感轴相对于水平面垂线的倾角，因为加速度是矢量，利用三角形法则可以算的垂直方向的矢量，实现对加速度的校正。

步骤三：对于采集到的加速度信号由蓝牙模块传输到手机上的上位机软件进行两次积分得到位移信息；

步骤四：手机上的上位机软件根据各个加速度传感器的位移信息得到激光测距仪垂直方向上的位移和激光束偏转角度。并在处理数据得到地面高差时对上述位移和角度偏转进行补偿。

所述激光测平仪校正机构采用倾角传感器测量激光测距仪射出的激光束与水平面的夹角，倾角传感器所测倾角值通过蓝牙模块传输到手机端上位机软件，用于对机械加工精度造成的激光测距仪出射激光束与水平面倾角的误差进行校正和对加速度传感器敏感轴偏移造成的误差进行校正。

所述倾角传感器还会随着时间、温度而发生漂移现象，即所谓传感器漂移，会严重影响测量结果。所述激光测平仪校正机构采用摆体自动补偿传感器漂移产生的误差。所述加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪相互物理固定，角度、距离不变形成一个摆锤。所述摆锤悬挂在可以在一定范围内左右、前后自由摆动的旋转机构上，在地球引力的作用下，悬挂的摆锤始终垂直于地面，也就是在自由悬挂的状态时加速度传感器的XYZ三个敏感轴与水平面的夹角、激光测距仪的出射激光束与水平面的夹角、倾角传感器与水平面的夹角都是不变的。校正过程如下：

打开摆锤的禁锢装置，使摆锤可在一定范围内自由摆动。

步骤一：测得初始时间倾角传感器与激光测距仪出射激光束之间夹角δ

步骤二：测得初始时间由加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪组成的摆锤自由悬挂时倾角仪测得的倾角值γ

步骤三：测得传感器漂移后由加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪组成的摆锤自由悬挂时倾角仪测得的倾角值M

步骤四：以γ、δ作为常数，计算得传感器漂移后的倾角传感器与激光测距仪出射激光束之间夹角β值。β＝M-γ+δ

Claims (4)

1.一种地面激光测平仪的校正机构，其特征在于，所述地面激光测平仪校正机构包括加速度传感器、倾角传感器、自动安平机构。

2.根据权利要求1所述的地面激光测平仪校正机构，其特征在于，所述加速度传感器为3轴加速度传感器，与激光测距仪物理固定，所述加速度传感器测得激光测距仪垂直方向的加速度，经过2次积分后得到激光测距仪垂直位移，用于校正激光测平仪在垂直方向上的位移。

3.根据权利要求1所述的地面激光测平仪校正机构，其特征在于，所述倾角传感器与加速度传感器、激光测距仪物理固定，测量激光测距仪射出的激光束与水平面的夹角和加速度传感器的敏感轴与水平面垂线的夹角，用于对激光测距仪射出的激光束的水平倾角进行测量、校正和对加速度传感器与水平面垂直线夹角校正。

4.根据权利要求1所述的地面激光测平仪校正机构，其特征在于，所述自动安平机构为摆体式，所述加速度传感器、倾角传感器、激光测距仪均相互物理固定形成一个摆锤，用于校正倾角传感器的传感器漂移造成的误差。

Images