测高器的制作方法

1.本实用新型涉及测量器具，特别涉及测高器。


背景技术：

2.利用量角器和铅垂线可以制作简易的测高器，具体做法是将量角器的圆心转动连接在一根杆的上端，该量角器可围绕其圆心自由转动。铅垂线连接在量角器的圆心，并自然下垂。在自然状态下，由于重力作用，量角器的半径处于水平状态。在测量高度时，将测高器放置在远离物体的位置，测量测高器到待测物体的距离。转动量角器，以目视的方式确认量角器的半径与待测物体顶端处于一条直线，记录下铅垂线所指示的量角器读数。再转动量角器，同样以目视的方式确认量角器的半径与待测物体的下端处于同一条直线，记录下铅垂线所指示的量角器读数。根据到待测物体的距离和两次测得的角度，利用三角函数计算出待测物体的高度。以上简易测高器采用目视寻找基准，存在较大的偏差。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的问题，本实用新型提供一种测高器，包括可升降的支架和设置在支架上端的测量组件，测量组件包括转动部件、调节机构、激光发射器和数显倾角仪；转动部件可转地设置，且转动的轴线横向于支架；调节机构与转动部件连接，用于转动转动部件；激光发射器和数显倾角仪分别设置在转动部件上；激光发射器的光轴与转动部件的转动轴线垂直。
4.在一些实施方式中，支架被构造成可升降确定的长度，以使转动部件的转动轴线相对于地面能够形成第一高度h1和更高的第二高度h2。
5.在一些实施方式中，支架包括升降杆和设置在升降杆下端的三个支脚。
6.在一些实施方式中，升降杆包括中空的下杆和套设在下杆内的上杆，下杆的上端设有第一销孔，上杆上具有间隔设置的第二销孔和第三销孔，下杆与上杆之间通过插销连接。
7.在一些实施方式中，调节机构包括箱体、手柄、与手柄联动的蜗杆、与蜗杆啮合的蜗轮、与蜗轮同轴连接并沿转动部件的转动轴线延伸的转轴，转动部件设置在在转轴上。
8.在一些实施方式中，数显倾角仪被设置为当转动部件转动至激光发射器射出的激光束呈水平时数显倾角仪的示数为0
°
。
9.在一些实施方式中，转动部件上设有标记，测高器还包括一个位置固定的指针，标记与指针的相对位置被设置为当激光发射器射出的激光束处于水平状态时指针指示标记。
10.在一些实施方式中，还包括望远镜，望远镜与万向球座连接，万向球座设置在箱体上。
11.本实用新型的测高器的有益效果是：采用激光束照射待测物体，相比于目视，结果更加精确；采用数显倾角仪，角度测量精确，而且可以直接从液晶显示屏上读出角度；测高器的支架可升降，能够支持多种测量方法。
附图说明
12.图1示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的侧视图。
13.图2示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的测量组件结构示意图。
14.图3示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的侧视图。
15.图4示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的升降杆分解图的局部。
16.图5示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的一种测量方法示意图。
17.图6示意性地显示了本实用新型一实施方式的测高器的另一种测量方法示意图。
18.符号说明书：
19.支架1、测量组件2、转动部件3、调节机构4、激光发射器5、数显倾角仪6、转动轴线7、升降杆8、支脚9、下杆10、上杆11、第一销孔12、第二销孔13、第三销孔14、插销15、箱体16、手柄17、蜗杆18、蜗轮19、转轴20、激光束21、标记22、指针23、望远镜25、万向球26、待测物体27
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
21.请参考图1，根据本公开的较佳实施例，测高器包括可升降的支架1和设置在支架1上端的测量组件2。请参考图2，测量组件2包括转动部件3、调节机构4、激光发射器5和数显倾角仪6。转动部件3可转地设置，且转动轴线7横向于支架1。调节机构4与转动部件3连接，用于转动转动部件3。激光发射器5和数显倾角仪6分别设置在转动部件3上，且激光发射器5的光轴与转动部件3的转动轴线7垂直。
22.支架1被构造成可升降确定的长度，以使转动部件3的转动轴线7相对于地面能够形成第一高度h1和更高的第二高度h2。举例而言，请参考图1，支架1包括升降杆8和设置在升降杆8下端的三个支脚9。测量组件2被固定在升降杆8的上端，三角形的支脚9使支架1能够稳定地站立在地面上。进一步地，请参考图4，升降杆8包括中空的下杆10和套设在下杆10内的上杆11，下杆10的上端设有第一销孔12，上杆11上具有间隔设置的第二销孔13和第三销孔14，下杆10与上杆11之间通过插销15连接。当第二销孔13与第一销孔12对齐，且插销15贯穿该两个销孔时，转动部件3的转动轴线7被保持在第一高度h1；当第三销孔14与第一销孔12对齐，且插销15贯穿该两个销孔时，转动部件3的转动轴线7被保持在第二高度h2。
23.调节机构4被构造成能够被人手动操作而带动转动部件3绕其转动轴线7旋转。举例而言，请参考图2，调节机构4包括箱体16、手柄17、蜗杆18、蜗轮19以及转轴20，其中蜗轮19、蜗杆18和转轴20设置在箱体16内。蜗杆18可以绕其中轴线回转运动，例如蜗杆18连接在滚珠轴承上。转轴20沿转动部件3的转动轴线7方向延伸，并被构造成可绕转动轴线7回转，例如转轴20安装在滚珠轴承上。转轴20的一端伸出箱体16，并与转动部件3连接。手柄17与蜗杆18连接，蜗杆18与蜗轮19啮合，而蜗轮19同轴地固定在转轴20上。当转动手柄17时，蜗杆18带动蜗轮19旋转，使转动部件3围绕其转动轴线7回转。蜗轮19蜗杆18具有自锁性，能够将转动部件3保持在所转动的角度。
24.转动部件3支承了激光发射器5和数显倾角仪6。可选地，转动部件3呈圆盘状。激光发射器5可以是激光笔，用于产生激光束21，它与圆盘的切线方向平行地装配在圆盘的边缘，例如激光发射器5安装在圆盘边缘的激光发射器安装座上。数显倾角仪6被安装在圆盘
边缘的倾角仪安装座上，用于检测激光束21相对于水平线的倾斜角度。数显倾角仪6内置了mems陀螺仪等精密测量器件，倾角的测量可精确到0.01
°
甚至更高精度，而且测量结果可以直接显示在液晶显示屏上。具体而言，数显倾角仪6被设置为当转动部件3转动至激光发射器5射出的激光束21呈水平时数显倾角仪6的示数为0
°
。在初始化状态下，激光发射器5和数显倾角仪6都呈水平状态，此时激光发射器5射出的激光束21呈水平，且数显倾角仪6的示数为0
°
。当转动部件3转动一个角度后，激光发射器5和数显倾角仪6都呈倾斜状态，此时数显倾角仪6的数显读数为激光束21相对于水平线的倾角。
25.在一些实施方式中，请参考图2，转动部件3上设有标记22，测高器还包括一个位置固定的指针23，标记22与指针23的相对位置被设置为当激光发射器5射出的激光束21处于水平状态时指针23指着标记22。举例而言，标记22可以是雕刻在圆盘边缘的刻度线，指针23的一端连接在箱体16上，另一端指向圆盘的边缘。本实施方式的标记22和指针23方便校准数显倾角仪6，即当指针23指示标记22时，将数显倾角仪6初始化为0
°
。
26.在一些实施方式中，请参考图2，还包括望远镜25，望远镜25通过万向球26连接在箱体16上。望远镜25可360
°
调整。当打在待测物体27上的激光光斑不容易被人眼识别时，可通过望远镜25确认激光光斑是否真正地照射在所需的位置。
27.本实用新型的测高器支持多种测量方法。举例而言，请参考图5，测高器到待测物体的距离s是已知的，先开启激光发射器5，操作调节机构4使转动部件3转动，当激光束照射在待测物体27的顶部时，记录下此时数显倾角仪6的示数α，然后操作调节机构4使转动部件3转动，当激光束照射在待测物体27的底部时，记录此时数显倾角仪6的示数β，利用公式s
·
(tanα+tanβ)计算出待测物体高度。
28.如果待测物体27的横向尺寸较大或者外形不规则，较难测量测高器到待测物体27中心轴的距离，则可以采用如下方法测量：请参考图6，先将转动部件3的转动轴线7保持在第一高度h1，开启激光发射器5，操作调节机构4使转动部件3转动，当激光束照射在待测物体27的顶部时，记录下此时数显倾角仪6的示数α；然后再升高支架1，使转动部件3的转动轴线7保持在第二高度h2，再次操作调节机构4使转动部件3转动，当激光束照射在待测物体27的顶部时，记录下此时数显倾角仪6的示数β。
29.请参考图6，图中示意性地显示了测量组件2在第一高度h1和第二高度h2时的测量状态。假设简易测高仪立在o点，待测物体27位于f点，待测物体27的顶部为e点。当转动轴线7保持在第一高度h1时，转动轴线7位于a点，将激光束照射待测物体27的顶部e点，a点到激光发射器5的光轴的垂线段为al。当转动轴线7保持在第二高度h2时，转动轴线7位于c点，将激光束照射待测物体27的顶部e点，c点到激光发射器5的光轴的垂线段为cm。用虚线将a点和c点连接并向上延伸，使它与线段el相交于点b，与线段em的延伸线相交于d点。过e点的水平线与线段ac相交于点g。过点b的水平线与线段ef相交于点h。al、cm、oa、ac的长度是已知的，将它们以及α和β代入公式可以计算出待测物体27的高度ef，计算公式为：
[0030][0031]
公式推导过程如下：
[0032]
在直角δabl中，
[0033]
在直角δcdm中，
[0034]
因为bd＝bc+cd，bc＝ac-ab，
[0035]
所以
[0036]
在δdeb中，
[0037]
所以
[0038]
因为在δebh中，eh＝be
·
sinα
[0039]
所以
[0040]
所以ef＝eh+hf＝eh+ob＝eh+oa+ab
[0041][0042]
因为oa＝h1，ac＝h
2-h1[0043]
所以
[0044]
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。