一種雙軸梯度激光掃平儀、激光掃平儀組件及其工作方法與流程

本發(fā)明涉及激光測量設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種雙軸梯度激光掃平儀、激光掃平儀組件及其工作方法。

背景技術(shù)：

在戶外大型機場、公路建設(shè)、場館建設(shè)等領(lǐng)域，有時需要鋪設(shè)一些具有一定坡度的斜面，對上述斜面表面的平整性要求較高；現(xiàn)有技術(shù)中通常的做法是，在斜面的一端設(shè)置靶板，另一端設(shè)置激光掃平儀，并通過望遠鏡觀察掃平儀的激光軸是否正對到靶板點，由于望遠鏡與激光軸不是100%一致的，因此上述操作存在誤差，精度較低。如何通過激光掃平儀獲得具有一定傾斜角度的坡面，是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可獲得一傾斜激光面的雙軸梯度激光掃平儀、激光掃平儀組件及其工作方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的雙軸梯度激光掃平儀，包括：用于發(fā)射出激光掃平面的激光發(fā)射器、底座、橫向擺動支架、縱向擺動支架和安裝座，所述激光發(fā)射器固定設(shè)置在所述安裝座上，所述安裝座與所述縱向擺動支架經(jīng)第二樞軸樞接，以使所述安裝座可繞所述第二樞軸擺動；所述縱向擺動支架與所述橫向擺動支架經(jīng)第一樞軸樞接，以使所述縱向擺動支架可繞所述第一樞軸擺動，且所述第一樞軸與所述第二樞軸垂直設(shè)置；所述橫向擺動支架的底端經(jīng)轉(zhuǎn)動軸與所述底座軸承配合，所述轉(zhuǎn)動軸與所述第一樞軸、所述第二樞軸同時垂直設(shè)置，以使所述激光發(fā)射器發(fā)射出的激光掃平面可隨安裝座、縱向擺動支架、橫向擺動支架的轉(zhuǎn)動進行調(diào)整。

進一步，雙軸梯度激光掃平儀還包括用于驅(qū)動所述橫向擺動支架旋轉(zhuǎn)的第一傳動機構(gòu)，該第一傳動機構(gòu)包括支架、第一伺服電機、第一齒輪、第一絲桿和第一絲桿螺母，所述支架固定設(shè)置在所述底座上，所述第一齒輪固定設(shè)置在所述第一絲桿上，該第一絲桿的兩端與所述支架軸承配合，所述第一伺服電機的輸出軸固定連接第一輸出齒輪，該第一輸出齒輪與所述第一齒輪相嚙合，以使所述第一伺服電機旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第一絲桿旋轉(zhuǎn)；該第一絲桿的下方沿其軸向設(shè)置導(dǎo)向桿，所述第一絲桿螺母與所述第一絲桿螺紋配合，該第一絲桿螺母的下方設(shè)置與所述導(dǎo)向桿相適配的滑槽，以使所述第一絲桿轉(zhuǎn)動時所述第一絲桿螺母沿第一絲桿軸向直線傳動；所述轉(zhuǎn)動軸上沿其徑向設(shè)置第一撥桿，所述第一絲桿螺母的頂端固定設(shè)置兩根豎直的立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于所述第一撥桿插入的第一卡槽，以使所述第一絲桿螺母沿第一絲桿軸向直線傳動時，通過第一撥桿帶動轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動橫向擺動支架旋轉(zhuǎn)。

進一步，雙軸梯度激光掃平儀還包括用于驅(qū)動所述縱向擺動支架擺動的第二傳動機構(gòu)，該第二傳動機構(gòu)包括第二伺服電機、第二齒輪、第二絲桿和第二絲桿螺母，所述第二齒輪固定設(shè)置在所述第二絲桿上，該第二絲桿的兩端與所述橫向擺動支架軸承配合且該第二絲桿與所述第一樞軸的軸向垂直設(shè)置，所述第二伺服電機的輸出軸固定連接第二輸出齒輪，該第二輸出齒輪與所述第二齒輪相嚙合，以使所述第二伺服電機旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第二絲桿旋轉(zhuǎn)；該第二絲桿的下方沿其軸向設(shè)置第二導(dǎo)向槽，所述第二絲桿螺母與所述第二絲桿螺紋配合，該第二絲桿螺母的下方設(shè)置與所述第二導(dǎo)向槽相適配的滑塊，以使所述第二絲桿轉(zhuǎn)動時所述第二絲桿螺母沿第二絲桿軸向直線傳動；所述縱向擺動支架上設(shè)置第二撥桿，所述第二絲桿螺母的頂端固定設(shè)置兩根豎直的立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于所述第二撥桿插入的第二卡槽，以使所述第二絲桿螺母沿第二絲桿軸向直線傳動時，通過第二撥桿帶動縱向擺動支架繞第一樞軸擺動。

進一步，雙軸梯度激光掃平儀還包括用于驅(qū)動所述安裝座擺動的第三傳動機構(gòu)，該第三傳動機構(gòu)包括第三伺服電機、第三齒輪、第三絲桿和第三絲桿螺母，所述第三齒輪固定設(shè)置在所述第三絲桿上，該第三絲桿的兩端與所述縱向擺動支架軸承配合且該第三絲桿與所述第二樞軸的軸向垂直設(shè)置，所述第三伺服電機的輸出軸固定連接第三輸出齒輪，該第三輸出齒輪與所述第三齒輪相嚙合，以使所述第三伺服電機旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第三絲桿旋轉(zhuǎn)；該第三絲桿的一側(cè)沿其軸向設(shè)置第三導(dǎo)向槽，所述第三絲桿螺母與所述第三絲桿螺紋配合，該第三絲桿螺母的一側(cè)設(shè)置與所述第三導(dǎo)向槽相適配的滑塊，以使所述第三絲桿轉(zhuǎn)動時所述第三絲桿螺母沿第三絲桿軸向直線傳動；所述安裝座上設(shè)置第三撥桿，所述第三絲桿螺母的一側(cè)固定設(shè)置兩根立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于所述第三撥桿插入的第三卡槽，以使所述第三絲桿螺母沿第三絲桿軸向直線傳動時，通過第三撥桿帶動安裝座繞第二樞軸擺動。

進一步，雙軸梯度激光掃平儀還包括中央處理器、無線通訊模塊，所述第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機與所述中央處理器相連接，以使中央處理器對各伺服電機進行控制；所述無線通信模塊與所述中央處理器相連接，用于進行無線通信。

進一步，所述第一絲桿螺母上還設(shè)有限位彈簧，所述支架上設(shè)置適于所述限位彈簧移動的限位槽，所述限位槽的邊緣內(nèi)側(cè)設(shè)置位置傳感器，該位置傳感器與中央處理器相連接，以使第一絲桿螺母帶動限位彈簧在限位槽內(nèi)移動至邊緣后，位置傳感器檢測到信號傳送至中央處理器，中央處理器改變第一伺服電機的轉(zhuǎn)動方向并進行報警提示，用于對轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)角度進行控制。

一種激光掃平儀組件，包括上述的雙軸梯度激光掃平儀，還包括用于接收雙軸梯度激光掃平儀發(fā)射出的激光掃平面信號的激光接收器，使得激光接收器可以接收雙軸梯度激光掃平儀發(fā)射出的激光掃平面信號。

進一步，該激光接收器內(nèi)設(shè)有與所述無線通訊模塊相適配的無線發(fā)射模塊，用于將所述激光接收器的信息發(fā)送至雙軸梯度激光掃平儀的無線通訊模塊，以使所述雙軸梯度激光掃平儀的中央處理器根據(jù)無線通訊模塊的信號進行調(diào)整。

上述激光掃平儀組件的工作方法，包括如下步驟：

A、將所述雙軸梯度激光掃平儀與激光接收器相對設(shè)置，并分別調(diào)整至水平，使得激光接收器的接收面朝向雙軸梯度激光掃平儀設(shè)置，驅(qū)動所述第二伺服電機、第三伺服電機旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整安裝座的位置，使得激光發(fā)生器發(fā)射出的激光掃平面對準(zhǔn)所述激光接收器的對中；激光接收器檢測到激光掃平面的信號時經(jīng)無線發(fā)射模塊向雙軸梯度激光掃平儀發(fā)出信號，雙軸梯度激光掃平儀接收到信號后傳遞到中央處理器，使得所述第二伺服電機、第三伺服電機停止旋轉(zhuǎn)，此時激光發(fā)生器發(fā)射出的激光掃平面與水平面平行，且與激光接收器的接收面垂直。

B、驅(qū)動所述第二伺服電機旋轉(zhuǎn)，帶動縱向擺動支架、安裝座整體繞第一樞軸轉(zhuǎn)動預(yù)設(shè)角度，使得激光發(fā)射器發(fā)射出的激光掃平面繞第一樞軸旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度，由于第三伺服電機未動作，此時的激光掃平面仍垂直于激光接收器的接收面且與水平面之間存在夾角，但偏離了激光接收器的對中。

C、驅(qū)動所述第一伺服電機旋轉(zhuǎn)，使得橫向擺動支架、縱向擺動支架、安裝座整體繞轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，即激光發(fā)射器發(fā)射出的激光掃平面繞轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)，由于第二伺服電機、第三伺服電機未動作，此時的激光掃平面與水平面之間的夾角保持不變，激光掃平面再次與激光接收器的對中相交時，激光接收器檢測到激光掃平面的信號并經(jīng)無線發(fā)射模塊向雙軸梯度激光掃平儀發(fā)出信號，雙軸梯度激光掃平儀接收到信號后傳遞到中央處理器，使得所述第一伺服電機停止旋轉(zhuǎn)，即可在激光發(fā)生器和激光接收器的對中之間獲得一傾斜的激光面。

發(fā)明的技術(shù)效果：（1）本發(fā)明的雙軸梯度激光掃平儀，相對于現(xiàn)有技術(shù)，使用橫向擺動支架、縱向擺動支架、安裝座相互轉(zhuǎn)動配合，可以獲得傾斜的激光掃平面；（2）使用伺服電機驅(qū)動橫向擺動支架、縱向擺動支架、安裝座轉(zhuǎn)動，可方便的對旋轉(zhuǎn)角度進行調(diào)整；（3）使用可進行無線通訊的激光接收器和雙軸梯度激光掃平儀相配合，可以方便的對雙軸梯度激光掃平儀進行調(diào)整。

附圖說明

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明：

圖1是本發(fā)明的雙軸梯度激光掃平儀的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是本發(fā)明的雙軸梯度激光掃平儀的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的底座與第一傳動機構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的后視圖；

圖6是本發(fā)明的橫向擺動支架與第二傳動機構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的縱向擺動支架與第三傳動機構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明的安裝座的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：底座1，旋轉(zhuǎn)軸承座11，第一傳動機構(gòu)2，支架20，第一伺服電機21，第一齒輪22，第一絲桿23，第一絲桿螺母24，第一卡槽25，導(dǎo)向桿26，限位彈簧27，限位槽28，第一輸出齒輪29，橫向擺動支架3，轉(zhuǎn)動軸31，第一撥桿32，第一樞軸33，第二傳動機構(gòu)4，第二伺服電機41，第二齒輪42，第二絲桿43，第二絲桿螺母44，第二卡槽45，第二導(dǎo)向槽46，縱向擺動支架5，第一軸套51，第二撥桿52，第二樞軸53，第三傳動機構(gòu)6，第三伺服電機61，第三齒輪62，第三絲桿63，第三絲桿螺母64，第三卡槽65，第三導(dǎo)向槽66，第三輸出齒輪67，安裝座7，第二軸套71，第三撥桿72，激光發(fā)射器8。

具體實施方式

實施例1 如圖1至圖8所示，本實施例的雙軸梯度激光掃平儀包括設(shè)有水泡組件的底座1，該底座1的中心設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承座11，橫向擺動支架3的底端豎直設(shè)置轉(zhuǎn)動軸31，該轉(zhuǎn)動軸31與旋轉(zhuǎn)軸承座11軸承配合，以使橫向擺動支架3可繞轉(zhuǎn)動軸31旋轉(zhuǎn)；該底座1的一側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動橫向擺動支架3旋轉(zhuǎn)的第一傳動機構(gòu)2，該第一傳動機構(gòu)2包括支架20、第一伺服電機21、第一齒輪22、第一絲桿23和第一絲桿螺母24，支架20固定設(shè)置在底座1上，第一齒輪22固定設(shè)置在第一絲桿23上，該第一絲桿23的兩端與支架20軸承配合，第一伺服電機21的輸出軸與支架20軸承配合后穿過支架20與第一輸出齒輪29固定相連，該第一輸出齒輪29與第一齒輪22相嚙合，以使第一伺服電機21旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第一絲桿23旋轉(zhuǎn)；該第一絲桿23的下方沿其軸向設(shè)置導(dǎo)向桿26，第一絲桿螺母24與第一絲桿23螺紋配合，該第一絲桿螺母24的下方設(shè)置與導(dǎo)向桿26相適配的滑槽，以使第一絲桿23轉(zhuǎn)動時第一絲桿螺母24沿第一絲桿23軸向直線傳動；轉(zhuǎn)動軸31上沿其徑向設(shè)置第一撥桿32，第一絲桿螺母24的頂端固定設(shè)置兩根豎直的立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于第一撥桿32插入的第一卡槽25，以使第一絲桿螺母24沿第一絲桿23軸向直線傳動時，第一撥桿32在第一卡槽25內(nèi)隨之移動帶動轉(zhuǎn)動軸31旋轉(zhuǎn)，并可在第一卡槽25內(nèi)上下位移，進而驅(qū)動橫向擺動支架3旋轉(zhuǎn)。

橫向擺動支架3兩側(cè)對稱設(shè)置兩個豎直的支架，兩支架之間的相對內(nèi)側(cè)對稱設(shè)置第一樞軸33，第一樞軸33與轉(zhuǎn)動軸31軸向相互垂直，縱向擺動支架5頂端的外側(cè)對稱設(shè)置一組與第一樞軸33相適配的第一軸套51，以使縱向擺動支架5可繞第一樞軸33擺動；橫向擺動支架3的一側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動縱向擺動支架5擺動的第二傳動機構(gòu)4，該第二傳動機構(gòu)4包括第二伺服電機41、第二齒輪42、第二絲桿43和第二絲桿螺母44，第二齒輪42固定設(shè)置在第二絲桿43上，該第二絲桿43的兩端與橫向擺動支架3軸承配合且該第二絲桿43與第一樞軸33的軸向垂直設(shè)置，第二伺服電機41的輸出軸固定連接第二輸出齒輪，該第二輸出齒輪與第二齒輪42相嚙合，以使第二伺服電機41旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第二絲桿43旋轉(zhuǎn)；該第二絲桿43的下方沿其軸向設(shè)置第二導(dǎo)向槽46，第二絲桿螺母44與第二絲桿43螺紋配合，該第二絲桿螺母44的下方設(shè)置與第二導(dǎo)向槽46相適配的滑塊，以使第二絲桿43轉(zhuǎn)動時第二絲桿螺母44沿第二絲桿43軸向直線傳動；縱向擺動支架5上設(shè)置第二撥桿52，第二絲桿螺母44的頂端固定設(shè)置兩根豎直的立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于第二撥桿52插入的第二卡槽45，以使第二絲桿螺母44沿第二絲桿43軸向直線傳動時，第二撥桿52在第二卡槽45內(nèi)隨之移動帶動縱向擺動支架5旋轉(zhuǎn)繞第一樞軸33擺動，第二撥桿52可在第二卡槽45內(nèi)上下位移。

縱向擺動支架5的頂端還對稱設(shè)置兩個第二樞軸53，第二樞軸53與第一樞軸33、轉(zhuǎn)動軸31同時垂直設(shè)置，用于發(fā)射出激光掃平面的激光發(fā)射器8固定設(shè)置在安裝座7上，激光發(fā)射器8發(fā)出的激光掃平面平行于第一樞軸33和第二樞軸53，安裝座7的頂端兩側(cè)對稱設(shè)置與第二樞軸53相適配的第二軸套72，以使安裝座7可繞第二樞軸53擺動；縱向擺動支架5的一側(cè)設(shè)置用于驅(qū)動安裝座7擺動的第三傳動機構(gòu)6，該第三傳動機構(gòu)6包括第三伺服電機61、第三齒輪62、第三絲桿63和第三絲桿螺母64，第三齒輪62固定設(shè)置在第三絲桿63上，該第三絲桿63的兩端與縱向擺動支架5軸承配合且該第三絲桿63與第二樞軸53的軸向垂直設(shè)置，第三伺服電機61的輸出軸固定連接第三輸出齒輪67，該第三輸出齒輪67與第三齒輪62相嚙合，以使第三伺服電機61旋轉(zhuǎn)時可驅(qū)動第三絲桿63旋轉(zhuǎn)；該第三絲桿63的一側(cè)沿其軸向設(shè)置第三導(dǎo)向槽66，第三絲桿螺母64與第三絲桿63螺紋配合，該第三絲桿螺母64的一側(cè)設(shè)置與第三導(dǎo)向槽66相適配的滑塊，以使第三絲桿63轉(zhuǎn)動時第三絲桿螺母64沿第三絲桿63軸向直線傳動；安裝座7上設(shè)置第三撥桿72，第三絲桿螺母64的一側(cè)固定設(shè)置兩根立柱，兩根立柱之間的間距構(gòu)成適于第三撥桿72插入的第三卡槽65，以使第三絲桿螺母64沿第三絲桿63軸向直線傳動時，第三撥桿72在第三卡槽65內(nèi)隨之移動，帶動安裝座7繞第二樞軸53擺動。

本實施例的雙軸梯度激光掃平儀可采用單片機芯片或CPU芯片作為中央處理器，第一伺服電機21、第二伺服電機41、第三伺服電機61與中央處理器相連接，以使中央處理器對各伺服電機進行控制；采用NRF903模塊作為無線通信模塊，且無線通信模塊與中央處理器相連接，用于進行無線通信。

第一絲桿螺母24上還設(shè)有限位彈簧27，支架20上設(shè)置適于限位彈簧27移動的限位槽28，限位槽28的邊緣內(nèi)側(cè)設(shè)置位置傳感器，該位置傳感器與中央處理器相連接，以使第一絲桿螺母24帶動限位彈簧27在限位槽28內(nèi)移動至邊緣后，位置傳感器檢測到信號傳送至中央處理器，中央處理器改變第一伺服電機21的轉(zhuǎn)動方向并進行報警提示，用于對轉(zhuǎn)動軸31的旋轉(zhuǎn)角度進行控制。

上述雙軸梯度激光掃平儀可通過第一傳動機構(gòu)2驅(qū)動縱向擺動支架5、安裝座7在橫向擺動支架3上繞轉(zhuǎn)動軸31旋轉(zhuǎn)，可通過第二傳動機構(gòu)4驅(qū)動安裝座7在縱向擺動支架5上繞第一樞軸33擺動，可通過第三傳動機構(gòu)6驅(qū)動安裝座7繞第二樞軸53擺動，進而對置于安裝座7上的激光發(fā)射器發(fā)射出的激光掃平面進行調(diào)整，并可通過限位彈簧27對轉(zhuǎn)動軸31的轉(zhuǎn)動角度進行提示和限定。

實施例2

一種激光掃平儀組件，包括上述的雙軸梯度激光掃平儀和激光接收器，該激光接收器內(nèi)設(shè)有與NRF903模塊相適配的無線發(fā)射模塊，用于將激光接收器的信息發(fā)送至雙軸梯度激光掃平儀的無線通訊模塊，以使雙軸梯度激光掃平儀的中央處理器根據(jù)無線通訊模塊的信號進行調(diào)整。

實施例3

上述激光掃平儀組件的工作方法，包括如下步驟：

A、將雙軸梯度激光掃平儀與激光接收器相對設(shè)置，并分別調(diào)整至水平，使得激光接收器的接收面朝向雙軸梯度激光掃平儀設(shè)置；驅(qū)動第二伺服電機41、第三伺服電機61旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整安裝座7的位置，使得激光發(fā)生器8發(fā)射出的激光掃平面對準(zhǔn)激光接收器的對中；激光接收器檢測到激光掃平面的信號時經(jīng)無線發(fā)射模塊向雙軸梯度激光掃平儀發(fā)出信號，雙軸梯度激光掃平儀接收到信號后傳遞到中央處理器，使得第二伺服電機41、第三伺服電機61停止旋轉(zhuǎn)，此時激光發(fā)生器發(fā)射出的激光掃平面與水平面平行，且與激光接收器的接收面垂直。

B、驅(qū)動第二伺服電機41旋轉(zhuǎn)，帶動縱向擺動支架5、安裝座7整體繞第一樞軸33轉(zhuǎn)動所需角度（例如需要獲得傾斜角為10°的斜面，則轉(zhuǎn)動10°），使得激光發(fā)射器8發(fā)射出的激光掃平面繞第一樞軸33擺動相應(yīng)角度，由于第三伺服電機61未動作，此時的激光掃平面仍垂直于激光接收器的接收面且與水平面之間存在夾角，但偏離了激光接收器的對中。

C、驅(qū)動第一伺服電機21旋轉(zhuǎn)，使得橫向擺動支架3、縱向擺動支架5、安裝座7整體繞轉(zhuǎn)動軸31旋轉(zhuǎn)，即激光發(fā)射器8發(fā)射出的激光掃平面繞轉(zhuǎn)動軸31旋轉(zhuǎn)，由于第二伺服電機41、第三伺服電機61未動作，此時的激光掃平面與水平面之間的夾角保持不變，激光掃平面再次與激光接收器的對中相交時，激光接收器檢測到激光掃平面的信號并經(jīng)無線發(fā)射模塊向雙軸梯度激光掃平儀發(fā)出信號，雙軸梯度激光掃平儀接收到信號后傳遞到中央處理器，使得第一伺服電機21停止旋轉(zhuǎn)，即可在激光發(fā)生器8和激光接收器的對中之間獲得一傾斜的激光面。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。