一种双轴梯度激光扫平仪、激光扫平仪组件及其工作方法与流程

本发明涉及激光测量设备技术领域，特别是一种双轴梯度激光扫平仪、激光扫平仪组件及其工作方法。

背景技术：

在户外大型机场、公路建设、场馆建设等领域，有时需要铺设一些具有一定坡度的斜面，对上述斜面表面的平整性要求较高；现有技术中通常的做法是，在斜面的一端设置靶板，另一端设置激光扫平仪，并通过望远镜观察扫平仪的激光轴是否正对到靶板点，由于望远镜与激光轴不是100%一致的，因此上述操作存在误差，精度较低。如何通过激光扫平仪获得具有一定倾斜角度的坡面，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、可获得一倾斜激光面的双轴梯度激光扫平仪、激光扫平仪组件及其工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的双轴梯度激光扫平仪，包括：用于发射出激光扫平面的激光发射器、底座、横向摆动支架、纵向摆动支架和安装座，所述激光发射器固定设置在所述安装座上，所述安装座与所述纵向摆动支架经第二枢轴枢接，以使所述安装座可绕所述第二枢轴摆动；所述纵向摆动支架与所述横向摆动支架经第一枢轴枢接，以使所述纵向摆动支架可绕所述第一枢轴摆动，且所述第一枢轴与所述第二枢轴垂直设置；所述横向摆动支架的底端经转动轴与所述底座轴承配合，所述转动轴与所述第一枢轴、所述第二枢轴同时垂直设置，以使所述激光发射器发射出的激光扫平面可随安装座、纵向摆动支架、横向摆动支架的转动进行调整。

进一步，双轴梯度激光扫平仪还包括用于驱动所述横向摆动支架旋转的第一传动机构，该第一传动机构包括支架、第一伺服电机、第一齿轮、第一丝杆和第一丝杆螺母，所述支架固定设置在所述底座上，所述第一齿轮固定设置在所述第一丝杆上，该第一丝杆的两端与所述支架轴承配合，所述第一伺服电机的输出轴固定连接第一输出齿轮，该第一输出齿轮与所述第一齿轮相啮合，以使所述第一伺服电机旋转时可驱动第一丝杆旋转；该第一丝杆的下方沿其轴向设置导向杆，所述第一丝杆螺母与所述第一丝杆螺纹配合，该第一丝杆螺母的下方设置与所述导向杆相适配的滑槽，以使所述第一丝杆转动时所述第一丝杆螺母沿第一丝杆轴向直线传动；所述转动轴上沿其径向设置第一拨杆，所述第一丝杆螺母的顶端固定设置两根竖直的立柱，两根立柱之间的间距构成适于所述第一拨杆插入的第一卡槽，以使所述第一丝杆螺母沿第一丝杆轴向直线传动时，通过第一拨杆带动转动轴旋转，进而驱动横向摆动支架旋转。

进一步，双轴梯度激光扫平仪还包括用于驱动所述纵向摆动支架摆动的第二传动机构，该第二传动机构包括第二伺服电机、第二齿轮、第二丝杆和第二丝杆螺母，所述第二齿轮固定设置在所述第二丝杆上，该第二丝杆的两端与所述横向摆动支架轴承配合且该第二丝杆与所述第一枢轴的轴向垂直设置，所述第二伺服电机的输出轴固定连接第二输出齿轮，该第二输出齿轮与所述第二齿轮相啮合，以使所述第二伺服电机旋转时可驱动第二丝杆旋转；该第二丝杆的下方沿其轴向设置第二导向槽，所述第二丝杆螺母与所述第二丝杆螺纹配合，该第二丝杆螺母的下方设置与所述第二导向槽相适配的滑块，以使所述第二丝杆转动时所述第二丝杆螺母沿第二丝杆轴向直线传动；所述纵向摆动支架上设置第二拨杆，所述第二丝杆螺母的顶端固定设置两根竖直的立柱，两根立柱之间的间距构成适于所述第二拨杆插入的第二卡槽，以使所述第二丝杆螺母沿第二丝杆轴向直线传动时，通过第二拨杆带动纵向摆动支架绕第一枢轴摆动。

进一步，双轴梯度激光扫平仪还包括用于驱动所述安装座摆动的第三传动机构，该第三传动机构包括第三伺服电机、第三齿轮、第三丝杆和第三丝杆螺母，所述第三齿轮固定设置在所述第三丝杆上，该第三丝杆的两端与所述纵向摆动支架轴承配合且该第三丝杆与所述第二枢轴的轴向垂直设置，所述第三伺服电机的输出轴固定连接第三输出齿轮，该第三输出齿轮与所述第三齿轮相啮合，以使所述第三伺服电机旋转时可驱动第三丝杆旋转；该第三丝杆的一侧沿其轴向设置第三导向槽，所述第三丝杆螺母与所述第三丝杆螺纹配合，该第三丝杆螺母的一侧设置与所述第三导向槽相适配的滑块，以使所述第三丝杆转动时所述第三丝杆螺母沿第三丝杆轴向直线传动；所述安装座上设置第三拨杆，所述第三丝杆螺母的一侧固定设置两根立柱，两根立柱之间的间距构成适于所述第三拨杆插入的第三卡槽，以使所述第三丝杆螺母沿第三丝杆轴向直线传动时，通过第三拨杆带动安装座绕第二枢轴摆动。

进一步，双轴梯度激光扫平仪还包括中央处理器、无线通讯模块，所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机与所述中央处理器相连接，以使中央处理器对各伺服电机进行控制；所述无线通信模块与所述中央处理器相连接，用于进行无线通信。

进一步，所述第一丝杆螺母上还设有限位弹簧，所述支架上设置适于所述限位弹簧移动的限位槽，所述限位槽的边缘内侧设置位置传感器，该位置传感器与中央处理器相连接，以使第一丝杆螺母带动限位弹簧在限位槽内移动至边缘后，位置传感器检测到信号传送至中央处理器，中央处理器改变第一伺服电机的转动方向并进行报警提示，用于对转动轴的旋转角度进行控制。

一种激光扫平仪组件，包括上述的双轴梯度激光扫平仪，还包括用于接收双轴梯度激光扫平仪发射出的激光扫平面信号的激光接收器，使得激光接收器可以接收双轴梯度激光扫平仪发射出的激光扫平面信号。

进一步，该激光接收器内设有与所述无线通讯模块相适配的无线发射模块，用于将所述激光接收器的信息发送至双轴梯度激光扫平仪的无线通讯模块，以使所述双轴梯度激光扫平仪的中央处理器根据无线通讯模块的信号进行调整。

上述激光扫平仪组件的工作方法，包括如下步骤：

A、将所述双轴梯度激光扫平仪与激光接收器相对设置，并分别调整至水平，使得激光接收器的接收面朝向双轴梯度激光扫平仪设置，驱动所述第二伺服电机、第三伺服电机旋转，以调整安装座的位置，使得激光发生器发射出的激光扫平面对准所述激光接收器的对中；激光接收器检测到激光扫平面的信号时经无线发射模块向双轴梯度激光扫平仪发出信号，双轴梯度激光扫平仪接收到信号后传递到中央处理器，使得所述第二伺服电机、第三伺服电机停止旋转，此时激光发生器发射出的激光扫平面与水平面平行，且与激光接收器的接收面垂直。

B、驱动所述第二伺服电机旋转，带动纵向摆动支架、安装座整体绕第一枢轴转动预设角度，使得激光发射器发射出的激光扫平面绕第一枢轴旋转相应角度，由于第三伺服电机未动作，此时的激光扫平面仍垂直于激光接收器的接收面且与水平面之间存在夹角，但偏离了激光接收器的对中。

C、驱动所述第一伺服电机旋转，使得横向摆动支架、纵向摆动支架、安装座整体绕转动轴旋转，即激光发射器发射出的激光扫平面绕转动轴旋转，由于第二伺服电机、第三伺服电机未动作，此时的激光扫平面与水平面之间的夹角保持不变，激光扫平面再次与激光接收器的对中相交时，激光接收器检测到激光扫平面的信号并经无线发射模块向双轴梯度激光扫平仪发出信号，双轴梯度激光扫平仪接收到信号后传递到中央处理器，使得所述第一伺服电机停止旋转，即可在激光发生器和激光接收器的对中之间获得一倾斜的激光面。

发明的技术效果：（1）本发明的双轴梯度激光扫平仪，相对于现有技术，使用横向摆动支架、纵向摆动支架、安装座相互转动配合，可以获得倾斜的激光扫平面；（2）使用伺服电机驱动横向摆动支架、纵向摆动支架、安装座转动，可方便的对旋转角度进行调整；（3）使用可进行无线通讯的激光接收器和双轴梯度激光扫平仪相配合，可以方便的对双轴梯度激光扫平仪进行调整。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的双轴梯度激光扫平仪的立体结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明的双轴梯度激光扫平仪的爆炸结构示意图；

图4是本发明的底座与第一传动机构的装配结构示意图；

图5是图4的后视图；

图6是本发明的横向摆动支架与第二传动机构的装配结构示意图；

图7是本发明的纵向摆动支架与第三传动机构的装配结构示意图；

图8是本发明的安装座的立体结构示意图。

图中：底座1，旋转轴承座11，第一传动机构2，支架20，第一伺服电机21，第一齿轮22，第一丝杆23，第一丝杆螺母24，第一卡槽25，导向杆26，限位弹簧27，限位槽28，第一输出齿轮29，横向摆动支架3，转动轴31，第一拨杆32，第一枢轴33，第二传动机构4，第二伺服电机41，第二齿轮42，第二丝杆43，第二丝杆螺母44，第二卡槽45，第二导向槽46，纵向摆动支架5，第一轴套51，第二拨杆52，第二枢轴53，第三传动机构6，第三伺服电机61，第三齿轮62，第三丝杆63，第三丝杆螺母64，第三卡槽65，第三导向槽66，第三输出齿轮67，安装座7，第二轴套71，第三拨杆72，激光发射器8。

具体实施方式

实施例1 如图1至图8所示，本实施例的双轴梯度激光扫平仪包括设有水泡组件的底座1，该底座1的中心设置旋转轴承座11，横向摆动支架3的底端竖直设置转动轴31，该转动轴31与旋转轴承座11轴承配合，以使横向摆动支架3可绕转动轴31旋转；该底座1的一侧设置用于驱动横向摆动支架3旋转的第一传动机构2，该第一传动机构2包括支架20、第一伺服电机21、第一齿轮22、第一丝杆23和第一丝杆螺母24，支架20固定设置在底座1上，第一齿轮22固定设置在第一丝杆23上，该第一丝杆23的两端与支架20轴承配合，第一伺服电机21的输出轴与支架20轴承配合后穿过支架20与第一输出齿轮29固定相连，该第一输出齿轮29与第一齿轮22相啮合，以使第一伺服电机21旋转时可驱动第一丝杆23旋转；该第一丝杆23的下方沿其轴向设置导向杆26，第一丝杆螺母24与第一丝杆23螺纹配合，该第一丝杆螺母24的下方设置与导向杆26相适配的滑槽，以使第一丝杆23转动时第一丝杆螺母24沿第一丝杆23轴向直线传动；转动轴31上沿其径向设置第一拨杆32，第一丝杆螺母24的顶端固定设置两根竖直的立柱，两根立柱之间的间距构成适于第一拨杆32插入的第一卡槽25，以使第一丝杆螺母24沿第一丝杆23轴向直线传动时，第一拨杆32在第一卡槽25内随之移动带动转动轴31旋转，并可在第一卡槽25内上下位移，进而驱动横向摆动支架3旋转。

横向摆动支架3两侧对称设置两个竖直的支架，两支架之间的相对内侧对称设置第一枢轴33，第一枢轴33与转动轴31轴向相互垂直，纵向摆动支架5顶端的外侧对称设置一组与第一枢轴33相适配的第一轴套51，以使纵向摆动支架5可绕第一枢轴33摆动；横向摆动支架3的一侧设置用于驱动纵向摆动支架5摆动的第二传动机构4，该第二传动机构4包括第二伺服电机41、第二齿轮42、第二丝杆43和第二丝杆螺母44，第二齿轮42固定设置在第二丝杆43上，该第二丝杆43的两端与横向摆动支架3轴承配合且该第二丝杆43与第一枢轴33的轴向垂直设置，第二伺服电机41的输出轴固定连接第二输出齿轮，该第二输出齿轮与第二齿轮42相啮合，以使第二伺服电机41旋转时可驱动第二丝杆43旋转；该第二丝杆43的下方沿其轴向设置第二导向槽46，第二丝杆螺母44与第二丝杆43螺纹配合，该第二丝杆螺母44的下方设置与第二导向槽46相适配的滑块，以使第二丝杆43转动时第二丝杆螺母44沿第二丝杆43轴向直线传动；纵向摆动支架5上设置第二拨杆52，第二丝杆螺母44的顶端固定设置两根竖直的立柱，两根立柱之间的间距构成适于第二拨杆52插入的第二卡槽45，以使第二丝杆螺母44沿第二丝杆43轴向直线传动时，第二拨杆52在第二卡槽45内随之移动带动纵向摆动支架5旋转绕第一枢轴33摆动，第二拨杆52可在第二卡槽45内上下位移。

纵向摆动支架5的顶端还对称设置两个第二枢轴53，第二枢轴53与第一枢轴33、转动轴31同时垂直设置，用于发射出激光扫平面的激光发射器8固定设置在安装座7上，激光发射器8发出的激光扫平面平行于第一枢轴33和第二枢轴53，安装座7的顶端两侧对称设置与第二枢轴53相适配的第二轴套72，以使安装座7可绕第二枢轴53摆动；纵向摆动支架5的一侧设置用于驱动安装座7摆动的第三传动机构6，该第三传动机构6包括第三伺服电机61、第三齿轮62、第三丝杆63和第三丝杆螺母64，第三齿轮62固定设置在第三丝杆63上，该第三丝杆63的两端与纵向摆动支架5轴承配合且该第三丝杆63与第二枢轴53的轴向垂直设置，第三伺服电机61的输出轴固定连接第三输出齿轮67，该第三输出齿轮67与第三齿轮62相啮合，以使第三伺服电机61旋转时可驱动第三丝杆63旋转；该第三丝杆63的一侧沿其轴向设置第三导向槽66，第三丝杆螺母64与第三丝杆63螺纹配合，该第三丝杆螺母64的一侧设置与第三导向槽66相适配的滑块，以使第三丝杆63转动时第三丝杆螺母64沿第三丝杆63轴向直线传动；安装座7上设置第三拨杆72，第三丝杆螺母64的一侧固定设置两根立柱，两根立柱之间的间距构成适于第三拨杆72插入的第三卡槽65，以使第三丝杆螺母64沿第三丝杆63轴向直线传动时，第三拨杆72在第三卡槽65内随之移动，带动安装座7绕第二枢轴53摆动。

本实施例的双轴梯度激光扫平仪可采用单片机芯片或CPU芯片作为中央处理器，第一伺服电机21、第二伺服电机41、第三伺服电机61与中央处理器相连接，以使中央处理器对各伺服电机进行控制；采用NRF903模块作为无线通信模块，且无线通信模块与中央处理器相连接，用于进行无线通信。

第一丝杆螺母24上还设有限位弹簧27，支架20上设置适于限位弹簧27移动的限位槽28，限位槽28的边缘内侧设置位置传感器，该位置传感器与中央处理器相连接，以使第一丝杆螺母24带动限位弹簧27在限位槽28内移动至边缘后，位置传感器检测到信号传送至中央处理器，中央处理器改变第一伺服电机21的转动方向并进行报警提示，用于对转动轴31的旋转角度进行控制。

上述双轴梯度激光扫平仪可通过第一传动机构2驱动纵向摆动支架5、安装座7在横向摆动支架3上绕转动轴31旋转，可通过第二传动机构4驱动安装座7在纵向摆动支架5上绕第一枢轴33摆动，可通过第三传动机构6驱动安装座7绕第二枢轴53摆动，进而对置于安装座7上的激光发射器发射出的激光扫平面进行调整，并可通过限位弹簧27对转动轴31的转动角度进行提示和限定。

实施例2

一种激光扫平仪组件，包括上述的双轴梯度激光扫平仪和激光接收器，该激光接收器内设有与NRF903模块相适配的无线发射模块，用于将激光接收器的信息发送至双轴梯度激光扫平仪的无线通讯模块，以使双轴梯度激光扫平仪的中央处理器根据无线通讯模块的信号进行调整。

实施例3

上述激光扫平仪组件的工作方法，包括如下步骤：

A、将双轴梯度激光扫平仪与激光接收器相对设置，并分别调整至水平，使得激光接收器的接收面朝向双轴梯度激光扫平仪设置；驱动第二伺服电机41、第三伺服电机61旋转，以调整安装座7的位置，使得激光发生器8发射出的激光扫平面对准激光接收器的对中；激光接收器检测到激光扫平面的信号时经无线发射模块向双轴梯度激光扫平仪发出信号，双轴梯度激光扫平仪接收到信号后传递到中央处理器，使得第二伺服电机41、第三伺服电机61停止旋转，此时激光发生器发射出的激光扫平面与水平面平行，且与激光接收器的接收面垂直。

B、驱动第二伺服电机41旋转，带动纵向摆动支架5、安装座7整体绕第一枢轴33转动所需角度（例如需要获得倾斜角为10°的斜面，则转动10°），使得激光发射器8发射出的激光扫平面绕第一枢轴33摆动相应角度，由于第三伺服电机61未动作，此时的激光扫平面仍垂直于激光接收器的接收面且与水平面之间存在夹角，但偏离了激光接收器的对中。

C、驱动第一伺服电机21旋转，使得横向摆动支架3、纵向摆动支架5、安装座7整体绕转动轴31旋转，即激光发射器8发射出的激光扫平面绕转动轴31旋转，由于第二伺服电机41、第三伺服电机61未动作，此时的激光扫平面与水平面之间的夹角保持不变，激光扫平面再次与激光接收器的对中相交时，激光接收器检测到激光扫平面的信号并经无线发射模块向双轴梯度激光扫平仪发出信号，双轴梯度激光扫平仪接收到信号后传递到中央处理器，使得第一伺服电机21停止旋转，即可在激光发生器8和激光接收器的对中之间获得一倾斜的激光面。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。