专利名称：三度空间之同步判读系统的制作方法
按一般之科学测试仪器或精密制造仪器，其必须在水平状态下作测试或生产制造;故其基座上必需装设一个或多个之长条管径的玻璃管，内装入液体物留一空气位以作动态形液位进入水平基位之依据，然其动态形的液体位是无法使它做程序上的摇荡，而致使动荡大，获得基准位低，又其液体容易受气候之影响导致空气位更大，在玻璃管的水平基位线上很难获得精准性的肯定，终究是测试产业上的一大缺失。再言一般建筑装璜所量取水平线均采以塑胶管灌水之方式，因偶而该塑胶管受制造过程之拉力或事后使用之拉力，形成管径厚薄不一影响，而造成静止水位高低之偏差，故导致测取水平线不能准确，又量取垂直或垂直线均采用重锤拉线方式，其往往须等吊线下之重锤静止方能测得，且此种重锤在测量时，吊垂线无法与待测物紧密靠合，为了使重锤摆动后依赖静止取得其基准位，必以手或其他方式将吊垂线撑开，使其与测量物保持一距离，故往往会产生判视或操作上之误差且方式繁复，不但费时且所测之垂直不能准确判断是否产生倾斜之现象。再者前述之产品仅作一度空间之基位参考，且参考均以主观性判视，造成判视不能一致，更不能达到共识性之X、Y、Z轴之定理。
发明人曾参考先前取得的专利，如美国专利第1298484号、第1345098号、第1381844号、第1399423号、第1652023号、第2384586号、第2385424号、第2677193号、第2671783号及英国专利第136856号、日本专利第155808号文件，其所提供都是一度空间之使用，即藉球壳或指针作X轴或Y轴之摆动，仅作X轴或Y轴平面之显示，无法作轴向轨道之X、Y、Z三度空间之显示与判读，故发明人研究一种三度空间之同步判读。
本发明的目的主要在提供一精确之水平与垂直线之参考装置，以供建筑或其他精密仪器作水平线或垂直线之基准，更进一步可作各种角度之间步判视。
本发明主要系于半球状体上设弧形刻度表，又于其下端设有不受磁场影响之重锤，于半球状体之外围设有圆球壳，该圆球壳又设有刻度，并令半球状体在圆球壳内摆动作X轴角度之提示，再于外层设一半球形外壳作为角度之显示判视者。
图1 为本发明第一种实施例之分解图。
图2 为本发明第一种实施例之上视图。
图3 为本发明之外壳立体图。
图4 为本发明之中球壳立体图。
图5 为本发明之内球壳立体图。
图6 为本发明前后倾斜5度之侧面剖视图。
图7 为本发明左右倾斜5度之正视剖视图。
图8 为本发明以水平方向之剖视图(1)。
图8-1 为本发明以水平方向之剖视图(2)。
图9 为本发明以垂直方向之剖视图(1)。
图9-1 为本发明以垂直方向之剖视图(2)。
图10 为本发明之实施例立体图。
图11 为本发明以数个定位轴与球框为实施例之上视剖视图。
图12为本发明另一种实施例之分解图。
图13为本发明另一种实施例组合后之剖视图。
图14为本发明设于墨线盒之示意图(1)。
图15为本发明设于墨线盒之示意图(2)。
参见图1、3、4、5所示，本发明系以内球壳101、102组成一球形，该内球壳102之内部下端设有凸缘1021与凹缘1022使重锤1023藉螺丝1024穿过洞孔1025将重锤1023予固定位，使重锤1023连动内球壳101、102而形成不倒翁状，则内球壳101、102之表面设有经纬度线1018及重心顶点之零度基准1019，该内球壳101、102之圆心周缘之适当位置且对称设有两穿孔1026、1026′俾使定位轴1027、1027′分别将该内球壳101、102予定位在中球壳103、104组成之圆球形周缘之定位孔1047、1047′上;该中球壳103、104表面设有经纬度线1038及零度基准线1039，又该中球壳103、104之内部底设有洞孔1041、凸缘1042并藉螺帽1043与具有重量之固定钉1044予固定，使中球壳103、104亦具有重量(该重量与前述之重锤1023均不受磁场影响)，该中球壳103、104之周缘另有二定位孔1046、1046′再藉定位轴1045、1045′循球框105之洞孔1051、1052穿过并使中球壳103、104定位在球框105上可摆动，该球框105之洞孔1051、1052互成90度又设有另一组洞孔1053、1054并藉支撑架1055、1055′固定在外壳106，因基座107上设有置放球壳之凹孔1071，及设有支撑架1055、1055′之固定孔1072可使支撑架1055、1055′穿过球框后，并固定支撑在基座107上，该外壳106设有核对之零度基准1069与经纬刻度1068及角度数字。
本发明之基座107之表面设有数条延伸线及设有一指南108或罗盘。
参见上视定位剖视图2，因内内球壳102、中球壳104、球框105及基座外壳106互成90度垂直定位，且底部设有适当重量，故可作X轴、Y轴、Z轴之摆动。
本发明之外壳106与基座107可沿定位轴1027、1027′或1045、1045′之轴向轨道上作三度空间之角度判视。
参见上视球框增加之定位剖视图11，本发明可将球框105制成半球形体或球形体，又该球框105与定位轴1045可依需求而增加，与使其可演变轴向轨道之增加，使基座之外壳106以此轴向轨道之增加，俾使其更为扩大判读范围。
本发明之外壳106内亦可再增设一固定球壳作不同角度之核对标示。
前述本发明之内球壳101、102定位于中球壳103、104上摆动，而中球壳103、104定位于球框105上摆动，且球框105以支撑架1055而支撑上述组件定位于基座外壳106上，综合前述组件组成一立体刻度之X、Y、Z轴判读装置，其效果以不同轴向之定位而使内球壳101、102与中球壳103、104两者互成90度之垂直定位，两者可依不同轴向之定位，产生X轴或Y轴之不同方向摆动，且内球壳101、102与中球壳103、104之X轴或Y轴，两者表面分别标设有经纬线1018与经纬刻度1038及两者以重心顶点为零度基准1019、1039参考线，此两者球壳之X轴或Y轴之重心上的零度基准1019、1039可以在基座外壳106内，于轴向轨道上之任何角度，达到X轴与Y轴之零度基准之同步效果，且其两者表面之经纬刻度线1018、1038于水平状态，同时亦处于相对之同步状态，其演变之内球壳101、102与中球壳103、104之X轴或Y轴，于零度基准同步效果而形成X轴或Y轴两者共持一平面基准，其平面基准含有X、Y、Z轴之动态内函数;另者本发明之基座外壳106系在中球壳103、104与内球壳101、102之X轴或Y轴两者之平面上，而基座外壳106标设有核对之经纬刻度1068与核对之零度基准1069及角度判读数字，则使基座外壳106设为Z轴，当可在轴向轨道上360度之空间角度判读者，则基座外壳106之Z轴其含有X、Y、Z轴之外函数核对。
前述本发明之内球壳101、102定位于中球壳103、104内转动，及中球壳103、104定位于球框105上转动，且球框105亦可制成半球形体或球形体，该球框105定位于基座外壳106内转动，该球框105或半球形体与定位轴1045可依需求而增加，其系包括以任何结构方式，只要能使内球壳101、102与中球壳103、104之两者藉地心吸引力作X轴或Y轴之动态显示，且于静止时，使基准线同步，使基座外壳106之Z轴能观测核对而判读者，该判读之角度均可得到准确且精密度高之X、Y、Z之函数，凡具前述之发明组合方法均不脱离本发明之方法。
参见图8之A、B、C方向及图8-1之A、D、E方向所示，本发明之基座外壳106有经纬刻度1068与中球壳103、104之经纬刻度1038及内球壳101、102之经纬线1018，三者球壳于水平状态，具有相对之位置，如三者任意设定判视位置之X、Y、Z轴，则目标方位对齐，可视为基座处于多角度垂直水平之同步状态，且可在基座外壳106之刻度上任意A、B、C、D、E位置作同步判读;又基座外壳106之Z轴系在中球壳103、104与内球壳101、102之X轴或Y轴之水平面上，若X轴或Y轴两者球壳之定位轴1027、1045故障产生偏移，即可在外球壳106之Z轴刻度上发现无法对齐，而具有判别任何球壳方向之故障显示功能。
本发明前述于内球壳101、102、中球壳103、104、外壳106所标示之经纬线或经纬刻度及零度基准线可以标点标线或图形以取代该经纬度线或经纬刻度，而以该标志重叠对齐后，可判知物体是否处于水平状态。
再则前述本发明以内球壳101、102与中球壳103、104及基座外壳106等作X轴、Y轴、Z轴三者之显示，且于定位轴向之轨道上之360度之任何角度上;均能从外壳106之Z轴核对X轴与Y轴之中球壳103、104、内球壳101、102，使判视者观测基准平面上产生之X、Y、Z精密角度。
本发明亦可将内球壳101、102或中球壳103、104之任何一球壳转变为球框105或半球形体，而唯存一球壳下端含重量定位于球框105或多数球框105与基座外壳106配合，亦使一球壳在多数定位轴1045与多数球框105上，且能显示X轴或Y轴之动态，基座外壳106之Z轴亦可在轴向之轨道上作360度之轴移与判读，于作基座外壳106之Z轴刻度对齐里面一球壳之平面基准刻度，作为较简易且可精密之用途上，盖前述之球壳亦可制成网状球壳，前述外壳106作与球壳之判读，而该一球壳之零度基准也可以指针取代，故不论一球壳之零度基准或指针作为零度基准只要该零度基准系藉定位之演变，而能含有X轴与Y轴之动态，且可与外壳作Z轴、Y轴、X轴之角度显示，尤其外壳之Z轴能在轴向轨道之任何角度，核对零度基准而判读角度。
参见侧视剖视图6所示之A、D、E方向，本发明之基座107若置于前后倾斜5度时，其基座外壳106之Z轴将有刻度标示5度之位置，且其5度标线下能校正对齐到中球壳103、104与内球壳101、102两者X轴或Y轴零度基准线，使其观出基座107倾斜5度时，即显示X轴、Y轴之平面上之Z轴角度者;再参见图7之A、B、C方向，本发明之基座左右倾斜5度时，则同图6所示之功能者;图8之A、B、C方向及图8-1A、D、E方向所示若本发明之内球壳101、102、中球壳103、104、外球壳106之三者球壳所设之标点全对齐，即指示基座107置于X轴、Y轴、Z轴上之水平点;同理本发明若运用于飞机上时，当飞机飞行时，即可显示该飞机对水平面之X、Y、Z轴上之角度。
如图10，再配合罗盘又可进一步显示其方向方位角度位置，例如本发明以硬体应用方法藉微积分与电脑软体程式配合或电子配合，则可使雷达上使用更为扩大，亦可使360度以上之度数更精细之角度划分，亦可配合测距仪、罗盘及本发明之X、Y、Z角度仪更能达到工程、学术、医学、科学上之使用。
图9之A、B、C方向及9-1之A、D、E方向为本发明作垂直测试，即可紧贴于待测物上作简易速成，可达到X轴、Y轴、X轴之角度，于解决传统式之吊线重锤之垂直方法之困挠。
参见图12、13所示本发明另一种实施例，其基座3上端设有外壳6，该外壳6之内部设有半球体4与圆球壳5，该半球状体4之表面设有纬度线41与经度线42，且于半球状体4之角锥体43上设有一顶点431，藉该顶点431作为刻度之指示基准，该半球状体4之内部为空心，使其形成弧面体并于底部穿过圆心处设一轴套44，该轴套44设有一穿孔441，俾使轴杆45穿过，因该轴杆45二端为角锥状451、451′，并使该角锥状451、451′分别置入圆球壳5内部之角锥孔51、51′，且令该轴杆45恰通过圆球壳5之圆心位置，使半圆球壳5与另一半圆球壳5′粘接组合成一体，而形成一圆球。
前述之角锥状451、451′与圆球壳5、5′角锥孔51、51′之接触处阻力俞小，灵敏度愈高，该轴套44之中心位置设有一支杆442，使该支杆442可与重锤之圆孔461套接其以套接或螺接方式均可。
前述系以半球状体4，圆球壳5，5′作转动不同轴向，其亦可视需求作一个或一个以上之轴向转动。
本发明之圆球壳5、5′其表面均设有刻度线53、53′又于表面设有锥孔52、52′，该锥孔52、52′必需与角锥孔51、51′相垂直，且均需通过圆球壳5、5′之圆心，使支撑架54、54′之尖锥541、541′予定位，因支撑架54、54′为L形，且底部542、542′分别插于基座3之凹槽32、32′之固定孔321、321′，故半球状体4可作360度任何角度之偏移之显示，该基座3上设有圆形凹槽31，可作圆球壳5之旋转活动空间，又于该基座3上设有各种角度之延伸线34，方便制图或测量使用。
本发明之外壳6其表面亦设有度线61，该刻度线61之刻度系分别与圆球壳5上之刻度线53及半球状体4之经度纬线41、42具有相对之位置，故外壳6固定在基座3上时，了解圆球壳5与半球状体4，由重锤46接受地心引力而产生偏移而获知待测物是否倾斜，或绘出标准之水平线或垂直基准线。
藉上述之组件，使半球状体定位圆球壳中而能摆动X轴方向之动态显示，又半球状体之轴杆系定位圆球壳之角锥孔上，而能带动圆球壳配合作Y轴方向之动态显示，当重锤之半球状体静止时，可由基座之外壳上之刻度设定Z轴，当判视系统，即能由外壳任何位置上判读全面性之水平状态与垂直状态之同步，又基座可倾斜作各角度之判读。
前述本发明之半球状体4具有三度一体之基准线，其由重锤受地吸引力影响，使半球状体4可于圆球壳5上与基座3配合作360度转动，而圆球壳5又定位在基座3上，故可作另一轴向之360度转动，故半球状体4作X轴向之摆动，而圆球壳5恰可作Y轴之摆动，是以从外壳6之判视X轴、Y轴之垂直、水平状态，因外壳6又设有经纬刻度线，故可作X、Y、Z轴作立体之判视。
参见图14、15为本发明运用于墨头盒上作垂直、水平角度线者，其藉墨斗之壳体2设有握把21使手可握拿，将本发明设于墨斗之适当位置，仅使本发明之立体刻度22露出，而显示角度。因本发明为透明体，故墨斗上增设之垂直刻度线221与水平刻度线222可配合立体刻度22，又因该墨头设有凸块24及转盘把手23以收缩卷线27，故当立体刻度22之显示零度时，又使卷线27对准水平刻度线222时，可将壳体2、2′以凸块24为定点再往外掀成如图15所示，可令卷线27打出基准线，并藉控制钮26收缩卷线。
前述藉本发明之立体刻度及墨线仪壳体上之透明刻度之显示墨线拉出之位置，而可依需求作出垂直墨线、水平墨线或角度墨线，且该立体刻度可以与前述之球壳或指针之使用。
权利要求
1.一种三度空间之同步判读系统，它包括内球壳，其底部有凸缘与凹缘，藉螺丝穿过洞孔将重锤锁定，使该重锤具有连动内球壳，该内球壳表面设有经纬线及重心顶点零度基准，该内球壳再藉定位轴定位于中球壳里；中球壳；其底部设有洞孔及凸缘，并藉螺帽锁定具有重量之固定钉，使其固定钉连动中球壳，该中球壳表面设有经纬刻度，及重心顶点零度基准，该中球壳再藉定位轴而定位于球框里，且中球壳上有四个定位孔，其中两孔是以定位轴穿过将内球壳定位于中球壳之内，另两孔系供球框与定位轴定位用；球框，其周围有四个定位孔，其中两孔是以定位轴穿过将中球壳定位于球框周围内，另外两孔系供支撑架穿过而定位于基座外壳内；基座外壳，其中基座上设有圆形凹洞及支撑架可固定之洞孔，则使球框、中球壳、内球壳之组合可藉支撑架予定位在基座凹洞，并上下组合锁定外壳，该外壳表面设有经纬刻度及零度基准与角度判读数字，而该基座表面设有参考之延伸线使该基座外壳可作轴向轨道360度之角度判读；藉上述之组件，以定位轴之不同轴向定位，将内球壳、中球壳、球框定位在基座与外壳内，而令内球壳与中球壳可分别作X轴或Y轴之动态，且能于两者静止时，其重心上的零度达到同步，又因基座之外壳系在X轴与Y轴两者之平面上，系可将外壳设为Z轴者，则外壳之Z轴可在X轴或Y轴之轴向轨道上而作水平平面或垂直平面或倾斜角度之基准面而精确判读在X轴、Y轴之平面上之Z轴之三度空间之角度测试。
2.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中球框可制成半球形体或球形体，该球框与定位轴可依需求增加，该其增加可演变轴向轨道之增加，使外壳之Z轴在增加之轴向轨道上，更为扩大判读，而使X轴与Y轴两者平面上之零度可同步达到三度空间所需目标点，则在Z轴等角度指示，且以该球框与定位轴之增加，可使基座外壳之Z轴以任何角度或仰角之摆设时，不影响X、Y轴之平面基准或Z轴角度之显示判读。
3.如权利要求1或2所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中以球框或半球形体或球形体或定位轴或球壳之定位演变，则使测试平面上之零度基准之重锤，藉地心吸引力，而在基座上作任何有轴向轨道上之测试，则其测试之任何角度上，均可获得X轴、Y轴平面上之Z轴之三度空间测试之特征。
4.如权利要求1、2或3所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中以球框或半球形体或球形体或定位轴或球壳等与基座之定位系统包括以任结构方式，能使内球壳于中球壳上受地心吸引力转动及中球壳则在球框与基座外壳内转动，则基座外壳可循轴向轨道判读角度，使三者可作X、Y、Z轴之轴动，且可作X、Y、Z之角度显示。
5.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中基座外壳有经纬刻度，与中球壳之经纬刻度及内球壳之经纬线，于水平状态，具有相对之位置，如三者任意设定判视位置之X、Y、Z轴，则吕标方位对齐，可视为基座处于多角度垂直水平之同步状态，且可在基座外壳之刻度上任意之不同位置作同步判视。
6.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中基座外壳之刻度是在中球壳与内球壳两者之X轴或Y轴之平面上，可视基座外壳为Z轴，由此X、Y、Z轴三者演变各有一立体之判视论值，又基座外壳可倾斜于三度空间作精准之X、Y、Z判读，且能判断中球壳与内球壳两者动态之定位轴，于故障时将导致基座外壳之刻度不能作同步校正对齐，由产生偏移情形，即可判断任何球壳发生故障之功能。
7.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中内球壳与中球壳及基座外壳亦可以任何标点、标线或图形等标记取代经纬线，以该标记重叠对齐后，可判知物体是否处于多角度垂直水平状态。
8.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中基座上组件组合之立体刻度之同步判读系统，可配罗盘或指南针而决定方向，又该罗盘或指南针之定位结构可与权利要求1所述之X轴或Y轴两球壳或球框之定位结构相同，则使罗盘或指南针以此定位结构而能达到罗盘或指南针表面永远朝上，予方便判视，且基座之装置配合罗盘与测距仪则可判视角度方位、方向、距离。
9.如权利要求1或2所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其可以一球壳内部下端锁定重锤，并藉球框与定位轴而定位于基座外壳内;俾使球框与定位轴之定位演变，则使该一球壳能显示X轴与Y轴之动态，静止时该一球壳能提供X轴与Y轴之平面零度基准，又该球壳之零度基准线，亦可指针取代，使指针或零度基准线为零度基准时，并藉定位之演变，能使其含有X轴与Y轴之动态，可与外壳作Z轴Y轴X轴之角度显示，尤其外壳之Z轴能沿轴向轨道之任何角度，核对零度基准而判视角度。
10.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其系可于外壳内增设一固定球壳，并标经纬线使其可作不同角度核对标示。
11.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中定位于基座上，分别能显示X轴或Y轴之内球壳与中球壳，两者球壳于轴向轨道上之任何角度上均能显示X轴或Y轴之动态，且于静止时，两者重心上之零度可同步，即观出两者球壳含有X、Y而演变一平面，该平面上之两者零度显示同步，其同步使能得知X轴或Y轴两者球壳含有X、Y而同步可得知Z之函数，则使两者球壳零度同步形成一平面含有X、Y、Z之内函数，该内函数为基准供予外壳之外函数作校正判读。
12.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，其中基座外壳之Z轴系在中球壳与内球壳两者之X轴或Y轴之平面上，该外壳倾斜于轴向轨道上，可作X轴或Y轴上之各方面摆动，其于轨道上藉中球壳与内球壳两者之X轴或Y轴上之同步零度基准指示，以该指示而能于外壳刻度之角度判读数字上显示，据此显示核对，予观读X轴、Y轴之平面上Z轴角度，该外壳含有对齐X、Y、Z之外函数校正。
13.如权利要求1所述之三度空间之同步判读系统，其特征在于，可于量器(如墨斗仪)上以立体刻度或指针显示刻度，使其使用时可作出水平线或垂直线或角度线。
全文摘要
本发明之三度空间之同步判读系统，藉不受磁场影响之物体固定于两球壳之下方，使球框与定位轴作不同轴向之定位，令两球壳于轴向轨道上显示X轴或Y轴，其两壳体重心上之零度基准可同步于外壳内，藉外壳上设有零度基准及角度判读数字，则可将外壳设为Z轴，于轴向轨道上可观测X、Y、Z三者同步之水平点，可观测X轴、Y轴之平面上之Z轴角度者，又以Z轴外壳可判识内两球壳之X轴或Y轴之任何球壳误差判决之功能。
文档编号G01C9/14GK1053676SQ90100479
公开日1991年8月7日 申请日期1990年1月24日 优先权日1990年1月24日
发明者李秋山 申请人:李秋山