一种墙面垂直度与平整度的测量方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，具体属于一种墙面垂直度与平整度的测量方法。

背景技术：

建筑物在施工和使用过程中，内部会不可避免的产生变形。变形在一定程度之内是可以接受的，如果变形超出了一定范围，便会影响建筑物的正常使用，甚至危机建筑物的安全，建筑物的变形量主要体现在建筑物垂直度和平整度的变化上，因此对建筑物垂直度和平整度的监测显得尤为必要，在施工过程中，更要保证建筑物的垂直度和平整度在规定范围之内。

传统的测量垂直度的方法是采用靠尺、锤球等，测量平整度时需要塞尺，这种依靠靠尺或塞尺的方法，只能在局部的小范围进行测量，不能对高大墙体进行精确测量，且靠尺、锤球或塞尺造成的误差较大，测量受环境和人为影响，使得测量的精度较低。

技术实现要素：

针对现有技术中缺乏墙体垂直度和平整度精确测量的方法的问题，本发明提供一种墙面垂直度与平整度的测量方法，其目的在于：使用全站仪对墙体进行精确测量。

本发明采用的技术方案如下：

一种墙面垂直度与平整度的测量方法，包括如下步骤：

步骤a：在墙面的一侧设置全站仪自由测点0’，建立自由坐标系x’o’y’，并使得墙面的四个角点均落在全站仪的测量范围内,其中位于墙面的顶部点分别为a点和d点，位于墙面的底部点分别为b点和c点；

步骤b：建立标准坐标系xoy，标准坐标系xoy的x轴平行于墙面，标准坐标系的xoy的y轴垂直于墙面；

步骤c：使用全站仪分别采集四个角点在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)；

步骤d：将四个角在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)转化成标准坐标系中的坐标(xn，yn)

步骤e：计算墙面的垂直度偏差值为θ＝(ya+yd)/2-(yb+yc)/2，计算测点间距l＝(xa+xd)/2-(xb+xc)/2

则墙面的垂直度为：m＝θ/l。

采用上述方案，本发明通过全站仪来测量墙面的垂直度，避免了通过靠尺测量带来的安全风险，相对于靠尺测量，本发明的测量范围更大，能够对墙面进行全范围测量；其次，采用全站仪获取墙面四个角点在自由坐标系中的坐标，并将自由坐标系中的坐标转化成标准坐标系的中的坐标，从而通过四个角点在标准坐标系中的坐标计算出墙面的垂直度，这种采用墙面四个点计算墙面垂直度的方法比只通过墙面上两点计算垂直度的方法所获得的垂直度更为准确，其次选用的四个点为墙面的角点，优化了后续转化坐标和计算垂直度的步骤。

优选的，步骤d中具体包括：

d1：用全站仪检测标准坐标系xoy的原点o在自由坐标系x’o’y’中的坐标(xo’，yo’)；

d2：用全站仪检测标准坐标系xoy中x轴上任意一点p在自由坐标系x’o’y’中的坐标(xp’,yp’)；

d3：计算直线op在自由坐标系x’o’y’中的方位角αop，两坐标系间的旋转参数α＝αop，确定两坐标系间的平移参数a＝xo’,b＝yo’；

d4：运用转换公式xn＝cosα(xn’-a)-sinα(yn’-b),yn＝sinα(xn’-a)-cosα(yn’-b)将自由坐标系中的坐标(xn’,yn’)。

所述步骤d3中计算直线op在自由坐标系x’o’y’中的方位角αop的方法如下：

op的象限角θop＝arctan((yp’-yo’)/(xp’-xo’))；

当xp’-xo’≥0,yp’-yo’≥0时，αop＝θop；

当xp’-xo’<0，yp’-yo’≥0时，αop＝θop+180°；

当xp’-xo’<0，yp’-yo’<0时，αop＝θop+180°；

当xp’-xo’≥0，yp’-yo’<0时，αop＝θop+360°；

所述步骤e中还包括计算墙面的平整度，当yn<0时，平整度＝yn+d，当yn>0时，平整度＝yn-d，其中d为标准坐标系xoy的原点o在y轴上离墙面的距离。

所述步骤c中具体包括如下步骤：制作测量角尺，测量角尺两侧边分别设有气泡和反射片，将测量角尺贴合墙面并将反射片抵靠各角点，调整各角点测量角尺至气泡位于水平位置，采用全站仪分别测量四个角点在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)。

优选的，所述全站仪远离墙面的距离不小于墙面高度的1.5倍。

优选的，所述全站仪为红外线全站仪。

优选的，所述步骤b中，标准坐标系xoy的原点o与墙面的一个角点重合。采用该优选的方案，建立标注坐标系时，将标准坐标系xoy的原点o与墙面的一个被侧角点重合，极大了简化了垂直度和平整度的计算过程，也优化了坐标转化的步骤，提高了测量效率。

优选的，所述全站仪的目镜为弯管目镜。采用该优选的方案，使用弯管目镜避免仰角过大而导致全站仪无法测量的问题。

优选的，所述步骤d中具体包括：所述全站仪的测角精度为2”,测距精度为2+2dppm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明通过全站仪来测量墙面的垂直度，避免了通过靠尺测量带来的安全风险，相对于靠尺测量，本发明的测量范围更大，能够对墙面进行全范围测量；其次，采用全站仪获取墙面四个角点在自由坐标系中的坐标，并将自由坐标系中的坐标转化成标准坐标系的中的坐标，从而通过四个角点在标准坐标系中的坐标计算出墙面的垂直度，这种采用墙面四个点计算墙面垂直度的方法比只通过墙面上两点计算垂直度的方法所获得的垂直度更为准确，其次选用的四个点为墙面的角点，优化了后续转化坐标和计算垂直度的步骤。

2.本发明在建立标注坐标系时，将标准坐标系xoy的原点o与墙面的一个被侧角点重合，极大了简化了垂直度和平整度的计算过程，也优化了坐标转化的步骤，提高了测量效率；使用弯管目镜避免仰角过大而导致全站仪无法测量的问题。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是：本发明的一种具体实施方式的流程示意图。

图2是：本发明的一种具体实施方式的测量原理图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明。

实施例一：

一种墙面垂直度与平整度的测量方法，包括如下步骤：

步骤a：在墙面2的一侧设置全站仪1自由测点0’，建立自由坐标系x’o’y’，并使得墙面2的四个角点均落在全站仪1的测量范围内,其中位于墙面2的顶部点分别为a点和d点，位于墙面2的底部点分别为b点和c点；

步骤b：建立标准坐标系xoy，标准坐标系xoy的x轴平行于墙面2，标准坐标系的xoy的y轴垂直于墙面2；

步骤c：使用全站仪1分别采集四个角点在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)；

步骤d：将四个角在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)转化成标准坐标系中的坐标(xn，yn)

步骤e：计算墙面2的垂直度偏差值为θ＝(ya+yd)/2-(yb+yc)/2，计算测点间距l＝(xa+xd)/2-(xb+xc)/2

则墙面2的垂直度为：m＝θ/l

步骤d中具体包括：

d1：用全站仪1检测标准坐标系xoy的原点o在自由坐标系x’o’y’中的坐标(xo’，yo’)；

d2：用全站仪1检测标准坐标系xoy中x轴上任意一点p在自由坐标系x’o’y’中的坐标(xp’,yp’)；

d3：计算直线op在自由坐标系x’o’y’中的方位角αop，两坐标系间的旋转参数α＝αop，确定两坐标系间的平移参数a＝xo’,b＝yo’；

d4：运用转换公式xn＝cosα(xn’-a)-sinα(yn’-b),yn＝sinα(xn’-a)-cosα(yn’-b)将自由坐标系中的坐标(xn’,yn’)。

所述步骤d3中计算直线op在自由坐标系x’o’y’中的方位角αop的方法如下：

op的象限角θop＝arctan((yp’-yo’)/(xp’-xo’))；

当xp’-xo’≥0,yp’-yo’≥0时，αop＝θop；

当xp’-xo’<0，yp’-yo’≥0时，αop＝θop+180°；

当xp’-xo’<0，yp’-yo’<0时，αop＝θop+180°；

当xp’-xo’≥0，yp’-yo’<0时，αop＝θop+360°；

在上述实施例一中：取墙面2的高度为30m，长度为50m。使用全站仪1测量墙面2右上的角点a在自由坐标系中的坐标为(0.005,0.018)，将该坐标转化成标准坐标中的坐标，先用全站仪1测量xoy的原点o在自由坐标系x’o’y’中的坐标(0.001,0.002)，用全站仪1检测标准坐标系xoy中x轴上任意一点p在自由坐标系x’o’y’中的坐标(0.101,0.175),确定直线op在自由坐标系x’o’y’中的方位角，因xp’-xo’>0,yp’-yo’>0，所以αop＝60°，两坐标系间的平移参数a＝0.001，b＝0.002，故角点a在自由坐标系中的坐标为(0.005,0.018)转化到标准坐标系为cos60(0.050-0.001)-sin60(0.018-0.002)＝-0.049，sin60°(0.005-0.001)-cos60°(0.018-0.002)＝-0.011，由此得出角点a标准坐标系坐标(-0.049，-0.011)，同理可得其余三个角点在标准坐标系中的坐标，利用公式计算墙面2的垂直度偏差值为θ＝(ya+yd)/2-(yb+yc)/2，计算测点间距l＝(xa+xd)/2-(xb+xc)/2，墙面2的垂直度为：m＝θ/l；其中xa和ya为a点坐标，xb和yb为b点坐标，xc和yc为c点坐标，xd和yd为d点坐标，θ为墙面2垂直度偏差值，l为测点间距，m为墙面2的垂直度。

所述步骤e中还包括计算墙面2的平整度，当yn<0时，平整度＝yn+d，当yn>0时，平整度＝yn-d，其中d为标准坐标系xoy的原点o在y轴上离墙面2的距离。

所述步骤c中具体包括如下步骤：制作测量角尺，测量角尺两侧边分别设有气泡和反射片，将测量角尺贴合墙面2并将反射片抵靠各角点，调整各角点测量角尺至气泡位于水平位置，采用全站仪1分别测量四个角点在自由坐标系中的坐标(xn’，yn’)。

所述全站仪1远离墙面2的距离不小于墙面2高度的1.5倍。

所述全站仪1为红外线全站仪1。

所述步骤b中，标准坐标系xoy的原点o与墙面2的一个角点重合。将标准坐标系xoy的原点o与墙面2的一个被侧角点重合，极大了简化了垂直度和平整度的计算过程，也优化了坐标转化的步骤

所述全站仪1的目镜为弯管目镜。使用弯管目镜避免仰角过大而导致全站仪1无法测量的问题。

所述步骤d中具体包括：所述全站仪1的测角精度为2”,测距精度为2+2dppm。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。