用于建筑检测的多功能自动测量尺的制作方法

本发明属于检测设备技术领域，涉及一种用于建筑检测的多功能自动测量尺。

背景技术：

随着工业自动化的发展与进步，自动化水平不断提高、应用领域不断扩大，多种技术、功能的融合(如数据的传输、处理、显示及利用等)向着智能化、网络化、信息化等多方向发展。

建筑工程的施工质量决定着建筑的整体质量，其中钢筋的安装是施工建造的基础，因此，要对钢筋的质量以及安装进行严格的质量检测；建筑工程钢筋安装检测主要是对钢筋的规格、品种、数量、间距、钢筋锚固定长度等的测量。

目前，在建筑行业内，对于钢筋的质量安装检测都是工作人员拿着卷尺等测量工具测量，手动记录数据，由于建筑规模扩大，测量的困难程度和重复度都在不断增加，对于检测人员的压力逐渐加大，并且长时间工作会使工作效率和检测精度降低，质量检测不精确；同时在实际的工程中，施工现场检测中存在许多意外，需要检测人员凭借经验处理，以得到更加可靠的检测结果，因此加大了工作人员的培训成本，所以人工检测建筑钢筋质量耗时、耗力，投资成本高，检测结果准确度低。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本发明提供一种用于建筑检测的多功能自动测量尺，能方便的对建筑钢筋的质量进行检测，检测速度快、准确程度高，投资成本低。

本发明所采用的技术方案是，用于建筑检测的多功能自动测量尺，包括外形呈长方体状的外框，所述外框顶部中间设有提手，所述外框底部设有开槽，开槽两端均设有支承座，两个支承座内均设有旋转支腿，其中一个支承座内设有定位对正块，所述定位对正块靠近的、与开槽垂直的外框侧面设有控制面板，所述控制面板上设有电源按钮、钢筋测量按钮、垂直度测量按钮、充电接口和蜂鸣器；

所述外框内沿开槽方向设有滑台机构，包括导轨、齿形带、滑台和传动轮，所述导轨、齿形带与开槽平行设置，导轨与齿形带两端均设有传动轮和光电开关，靠近定位对正块的传动轮与驱动电机的输出轴连接，导轨上滑动套设有滑台，滑台靠近开槽一侧固定有激光测距传感器，滑台上还设有光电开关感应片；

所述外框的内顶部靠近驱动电机一侧设有锂电池，驱动电机底部设有控制电路板，控制电路板底部设有电子陀螺仪，所述锂电池分别与驱动电机、光电开关、控制电路板、激光测距传感器、控制面板、电子陀螺仪电连接；所述控制电路板由arm控制器组成，arm控制器的i2c0接口与激光测距传感器连接，arm控制器的uart0接口与wifi模块信号连接，arm控制器的uart1接口连接电子陀螺仪，arm控制器的timer0接口与驱动电机连接，arm控制器的i/o接口分别与光电开关和控制面板连接。

进一步的，旋转支腿与定位对正块能折叠收于支承座内部。

进一步的，定位对正块靠近控制面板一侧为垂直外框的平面，定位对正块远离控制面板一侧为与外框倾斜相交的平面。

进一步的，导轨一侧设有拖链。

进一步的，开槽的长度为外框长度的4/5，开槽的宽度大于等于l×sin(α/2)，其中l为激光测距传感器的激光发射窗与开槽的垂直距离，α为激光的出射角。

进一步的，arm控制器的型号为k60dn512zvlq10。

进一步的，驱动电机选用4234型步进电机。

进一步的，激光测距传感器的型号为vl53l0x。

进一步的，电子陀螺仪的型号为mpu6050陀螺仪。

本发明的有益效果是：1、本发明结构简单，能够快捷的对钢筋的直径及分布情况、墙体的水平程度以及墙体的垂直度进行检测，并记录数据，方便对数据进行处理分析；2、本发明用于建筑检测时，对检测人员的检测技术和经验要求降低，减少了检测人员培训成本，同时检测时人工误差减小，检测精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构图。

图2是本发明内部结构图。

图3是本发明的局部底视图。

图4是本发明的左侧视图。

图5是本发明的控制电路板组成原理图。

图6是本发明工作原理图。

图7是测量钢筋分布情况流程图。

图8是测量垂直度流程图。

图中，1.外框，2.提手，3.支承座，4.定位对正块，5.驱动电机，6.锂电池，7.拖链，8.滑台，9.激光测距传感器，10.导轨，11.光电开关，12.光电开关感应片，13.控制电路板，14.电源按钮，15.充电接口，16.钢筋测量按钮，17.垂直度测量按钮，18.蜂鸣器，19.控制面板，20.电子陀螺仪，21.旋转支腿。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

用于建筑检测的多功能自动测量尺的结构如图1～图4所示，外框1为铝合金型材制成的半封闭长方体，外框1顶部中间设置有提手2，外框1底部设有开槽，开槽两端均设有支承座3，两个支承座3内均装有旋转支腿21，其中一个支承座3内设有定位对正块4，旋转支腿21和定位对正块4能够折叠放置于支承座3内部，定位对正块4靠近的、与开槽方向垂直的外框1侧面设有控制面板19，控制面板19上设有电源按钮14、钢筋测量按钮16、垂直度测量按钮17、充电接口15和蜂鸣器18；外框1内部设置有滑台机构，该滑台机构包括导轨10、齿形带、滑台8和传动轮，导轨10、齿形带与外框1底部开槽平行设置，所述传动轮有两个，分别设置在导轨10与齿形带的两端，靠近定位对正块4的传动轮与驱动电机5的输出轴连接，导轨10上套设有滑台8，滑台8上固定有激光测距传感器9，驱动电机5驱动传动轮转动，进而带动滑台8和激光测距传感器9在导轨10上运动，激光测距传感器9的激光光窗中心位于外框1底部开槽的中线，激光测距传感器9在导轨10上移动时，激光穿过开槽射出，导轨10一侧设有拖链7；滑台8上固定有光电开关感应片12，导轨10两端设置有光电开关11；外框1内顶部设有锂电池6，驱动电机5底部设有控制电路板13，控制电路板13下方固定有电子陀螺仪20，电子陀螺仪20的z轴与导轨10平行，x轴和y轴分别与导轨10垂直，锂电池6分别与驱动电机5、光电开关11、控制电路板13、激光测距传感器9、控制面板19、电子陀螺仪20电连接。

外框1底部的开槽长度为外框1长度的4/5，能够充分利用滑台8的行程，对测量范围内的钢筋进行有效测量，开槽的宽度大于l×sin(α/2)，其中l为激光测距传感器9的激光发射窗与开槽的垂直距离，α为激光的出射角，此时开槽不遮挡激光测距传感器9射出的激光光锥。

用于建筑检测的多功能自动测量尺的控制电路板13由arm控制器组成，如图5所示，arm控制器的i2c0接口与激光测距传感器9连接，用于接收激光测距传感器9的测量数据，arm控制器的uart0接口与wifi模块连接，用于建立wifi热点与客户端进行通信，arm控制器的uart1接口与电子陀螺仪20连接，用于接收电子陀螺仪20的测量数据，arm控制器的timer0接口与驱动电机5的信号输入端连接，用于发送驱动信号，控制驱动电机5的运作，arm控制器的i/o接口分别与两个光电开关11和控制面板19连接。

arm控制器的型号为k60dn512zvlq10，具有接口资源丰富，速度快、功耗低、性能稳定的特点；驱动电机5选用4234步进电机，该步进电机体积小、重量轻、功率密度大，使用4234型步进电机能减轻多功能测量尺的质量和体积，有效测量钢筋分布和墙体情况；激光测距传感器9的型号为vl53l0x，测量时的红外激光波长为940nm、测量范围为4～200cm，能耗低、抗环境干扰能力强；电子陀螺仪20的型号为mpu6050陀螺仪，其内部集成了姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，能在动态环境下输出陀螺仪的位姿，测量精度达到0.01°，稳定性高，通过arm控制器、驱动电机5、激光测距传感器9和电子陀螺仪20等联合组成的多功能测量尺质量轻，测量稳定性好、测量精度高，测得的数据便于储存、处理。

本发明用于测量钢筋的分布情况时检测流程如图7所示，在测量前按下电源按钮14对测量尺上电，电源按钮14亮灯，按下钢筋测量按钮16，钢筋测量按钮16的指示灯由闪烁变为常亮时，激光测距传感器9复位完毕，若钢筋测量按钮16的指示灯未亮起，通过长按钢筋测量按钮16达到3秒以上进行手动复位，将定位对正块4旋出支承座3，定位对正块4靠近控制面板19一侧垂直于外框1，远离控制面板19一侧倾斜与外框1相交，将定位对正块4的垂直侧抵靠在一条钢筋上，定位对正块4倾斜一侧的钢筋为待测钢筋，打开驱动电机5和激光测距传感器9的开关，激光测距传感器9在滑台8上移动，对测量尺下侧的钢筋进行测量，可以根据激光测距传感器9出射光与反射光的相位差以及激光测距传感器9的移动距离，得出钢筋的直径和分布密度，当激光测距传感器9靠近光电开关11时，滑台8上的光电开关感应片12阻断光电开关11的光路，产生限位信号，触发驱动电机5减速使滑台8停止运动，钢筋测量结束钢筋测量按钮16持续闪烁，触发蜂鸣器18报警，用户通过按压钢筋测量按钮16消音，激光测距传感器9复位，并将测量数据通过arm控制器传送至客户端储存；由于激光测距传感器9的信号线较长，为防止线缆与滑台8缠绕导致故障，本发明在导轨10一侧设有拖链7以保护线缆。

激光测距传感器9通过计算出射光和反射光的相位差实现测距，测量原理如图6所示，滑台8从起始零位开始运动时同步开启激光测距传感器9，设激光测距传感器9与顶层钢筋的间距为h1，与保护板间距为h2，则驱动电机5带动滑台8运动的每个脉冲周期内的测量值属于h1与h2之间，计算激光测距传感器9测量数据相近的连续脉冲时间与滑台8速度，可得对应钢筋的直径以及相邻两根钢筋的间距l，h1与h2的差值减去钢筋的直径即为钢筋与保护板的间距，对于两层以上钢筋，可以在底层钢筋上铺设辅助反射板，设激光测距传感器9与辅助反射板的间距为h3，可以计算得到两层钢筋的间距及底层钢筋与保护板的距离。

本发明用于测量墙体垂直度时检测流程如图8所示，将定位对正块4与旋转支腿21旋转收入支承座3内部，将多功能测量尺抵靠在墙体上，按压垂直度测量按钮17，此时电子陀螺仪20的x轴会根据墙体的角度进行倾斜，电子陀螺仪20通过姿态解算获得x轴的倾斜度，即墙体的倾斜度，电子陀螺仪20将倾斜度数据传送至arm控制器，进而发送至客户端供用户查阅。

本发明还可以用于测量墙体的水平程度，将定位对正块4与旋转支腿21旋转收入支承座3内部，将多功能测量尺抵靠在墙体上，按下钢筋测量按钮16，arm控制器控制驱动电机5运转，带动滑台8及激光测距传感器9在导轨10上往复运动，通过比较激光测距传感器9在运动过程中出射光与反射光的相位差，判断墙体的水平程度，若测量墙体上设有梁等障碍物，可以将旋转支腿21转出支承座3，支撑测量尺以跨过障碍物，测量障碍物两侧墙体的水平程度。

本发明能够对建筑中的钢筋分布情况、墙体的水平程度和垂直程度进行测量，测量结果精准程度高、误差小，对检测人员的测量技术和经验要求低，能够节约检测人员培训成本，检测省时省力，检测结果便于储存和处理，有利于查看和分析。

需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。