水平度测量系统及水平度测量方法技术方案

本发明专利技术提供一种水平度测量系统。所述水平度测量系统运用于水平度测量装置。所述水平度测量装置包括辅助轨道、测距单元以及角度测量单元。所述测距单元以及所述角度测量单元均安装在所述辅助单元上。所述测距单元安装在所述辅助单元上并与所述辅助单元滑动连接。所述水平度测量系统包括坐标系建立模块、测距控制模块、数据拟合模块、平面方程计算模块、第一夹角计算模块、角度测量控制模块和第二夹角计算模块。所述水平度测量系统用于计算得到被测面与绝对水平面之间的夹角，即被测面的水平度。本发明专利技术还提供一种测量平面水平度的方法。

Horizontal Measurement System and Horizontal Measurement Method

【技术实现步骤摘要】
水平度测量系统及水平度测量方法
本专利技术涉及一种水平度测量系统，以及采用该水平度测量系统测量平面水平度的方法。
技术介绍
水平度是指待测平面与绝对水平面的倾斜角度。常用的水平度测量仪器包括气泡水平仪及电子式水平仪等。然而，这些水平度测量仪器测量时都需要跟待测平面直接接触方能测出被测面的水平度，对于一些不便于直接接触的待测面，常规的水平度测量仪器需要测出其水平度，存在一定的困难。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种非接触式的水平度测量系统及通过该水平度测量系统测量平面水平度的方法。一种水平度测量方法，应用于一水平度测量装置中，所述水平度测量装置包括辅助轨道、测距单元以及角度测量单元，所述测距单元以及所述角度测量单元均安装在所述辅助单元上，该水平度测量方法包括：以被测面为基准面，在空间中建立三维空间坐标系X-Y-Z，使所述被测面落于X轴与Y轴所确定的平面上并以所述辅助轨道所在平面作为参考平面；控制所述测距单元沿辅助轨道运动，从而控制所述测距单元测量出辅助轨道与所述被测面在X、Y方向的高度变化，得到相应的(X，Z)及(Y，Z)数据；通过线性拟合方法处理测得的数据，得到两个直线函数，所述两个直线函数的方程如下：其中，a1、a2、b1、b2、c1及c2均为常数；根据得到的两个直线方程求取所述参考平面的平面方程，经由所述平面方程求取平面法向量；计算法向量得到被测面和参考平面的夹角β；控制所述角度测量单元测得所述参考平面与绝对水平面的之间的夹角γ；以及利用绝对水平面、被测面以及参考平面之间的关系计算被测面与所述绝对水平面之间夹角α，α＝γ-β，从而得到所述被测面的水平度。一种水平度测量系统，应用于一水平度测量装置中，所述水平度测量装置包括辅助轨道、测距单元以及角度测量单元，所述测距单元以及所述角度测量单元均安装在所述辅助单元上，该水平度测量系统包括：坐标系建立模块，以被测面为基准面，在空间中建立三维空间坐标系X-Y-Z，使所述被测面落于X轴与Y轴所确定的平面上并以所述辅助轨道所在平面作为参考平面；测距控制模块，控制所述测距单元沿辅助轨道运动，从而控制所述测距单元测量出辅助轨道与所述被测面在X、Y方向的高度变化，得到相应的(X，Z)及(Y，Z)数据；数据拟合模块，通过线性拟合方法处理测得的数据，得到两个直线函数，所述两个直线函数的方程下：其中，a1、a2、b1、b2、c1及c2均为常数；平面方程计算模块，根据得到的两个直线方程求取所述参考平面的平面方程，经由所述平面方程求取平面法向量；第一夹角计算模块，计算法向量得到被测面和参考平面的夹角β；角度测量控制模块，控制所述角度测量单元测得所述参考平面与绝对水平面的之间的夹角γ；以及第二夹角计算模块，利用绝对水平面、被测面以及参考平面之间的关系计算被测面与所述绝对水平面之间夹角α，α＝γ-β，从而得到所述被测面的水平度。与现有技术相比，本专利技术使用的水平度测量系统及水平度测量方法中，通过控制所述测距单元对所述参考平面的高度进行移动式扫描，并对扫描得到的数据进行处理即可实现被测面水平度的测量，由于对所述被测面是非接触式测量，不会对被测物体表面产生影响，同时能对一些不可接触物体(如高温物体)进行测量。附图说明图1是本专利技术水平度测量装置较佳实施例的结构组成图。图2是图1所示的水平度测量装置中的水平度测量系统较佳实施例中的程序模块图。图3是本专利技术水平度测量方法较佳实施例的流程图。图4是被测面上建立空间坐标系后的示意图。图5是测距单元所测数据在空间直角坐标系上拟合后的示意图。图6是被测面、参考面及绝对水平面之间角度关系的示意图。主要元件符号说明如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式参阅图1所示，是本专利技术水平度测量装置1较佳实施例的结构组成图。所述水平度测量装置1包括辅助轨道11、测距单元12、角度测量单元13、存储器14、处理器15及显示器16。在本实施方式中，所述辅助轨道11为一个L型辅助轨道。所述测距单元12设置于所述辅助轨道11上并可沿所述辅助轨道11移动。在本实施方式中，所述测距单元12可使用激光位移传感器、超声波传感器等测距传感器，对被测表面实现非接触式的测量。所述角度测量单元13设置于所述辅助轨道11上，用于测量所述辅助轨道11所在的平面(即，下述的参考平面c)与绝对水平面a的之间的夹角γ。在本实施方式中，所述角度测量单元13为一个三轴陀螺仪。请一并参阅图2，所述存储器14用于存储有一水平度测量系统10。所述水平度测量系统10用于测量一被测物的被测面b(在图4中示出)的水平度。所述水平度测量系统10包括坐标系建立模块101、测距控制模块102、数据拟合模块103、平面方程计算模块104、第一夹角计算模块105、角度测量控制模块106、第二夹角计算模块107及显示控制模块108。本实施方式中，模块101-108包括计算机程序化指令，这些计算机程序化指令存储在存储器14。处理器15执行这些计算机程序化指令，提供水平度测量系统10的上述功能。模块101-108的具体功能请参阅下文关于图3的介绍。参阅图3所示，是本专利技术水平度测量方法较佳实施例的流程图。所述水平度测量方法用于测量一被测物的被测面b的水平度。根据不同需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以省略或合并。步骤S01，所述坐标系建立模块101以被测面b为基准面，在空间中建立三维空间坐标系X-Y-Z，使所述被测面b落于X轴与Y轴所确定的平面上并以所述辅助轨道11所在平面作为参考平面c。步骤S02，所述测距控制模块102控制测距单元12沿所述辅助轨道11运动，从而控制所述测距单元12测量出所述辅助轨道11与被测面b在X、Y方向上的高度变化，分别得到一组(X，Z)和一组(Y，Z)数据，并将所述数据存储于所述存储器14。步骤S03，请参考图5，所述数据拟合模块103将所述(X，Z)以及(Y，Z)数据输入平面直角坐标系，并将所述数据拟合成两个直线函数：其中，a1、a2、b1、b2、c1及c2均为常数。在本实施例中，所述数据拟合模块103通过线性拟合法得到上述两个直线函数方程。采用线性拟合方法处理数据，具有一定的容错性，对于不平整的平面(粗糙，凹凸，少量脏物等)，可以避免一些偏差数据，保证数据统计的准确性，从而得到更理想的结果。步骤S04，所述平面方程计算模块104对上述两个方程进行处理得到所述参考平面c的空间平面方程：AX+BY+CZ+D＝0。具体地，从两条直线方程中各取两个点，代入平面方程中，求得常数A、B、C、D，得到平面方程。步骤S05，所述平面方程计算模块104对所述平面方程求取平面法向量得到：具体地，在所得平面内任意取两点，分别为P(x1,y1,z1)，Q(x2,y2,z2)，则有平面内任意直线PQ的方向向量令由可知可知垂直于平面b，即为参考平面c的法向量。所述参考平面c的法向量为步骤S06，所述第一夹角计算模块105计算法向量得到被测面b和参考平面c的夹角β。分析可知被测面b的法向量为：步骤S07，请参考图6，所述角度测量控制模块106控制所述角度测量单元13测得所述参考平面c与绝对水平面a的之间的夹角γ。步骤S08，请参考图6，所述第二夹角计算模块107通过绝对水平面a、被测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平度测量方法，应用于一水平度测量装置中，所述水平度测量装置包括辅助轨道、测距单元以及角度测量单元，所述测距单元以及所述角度测量单元均安装在所述辅助单元上，其特征在于，该水平度测量方法包括：以被测面为基准面，在空间中建立三维空间坐标系X‑Y‑Z，使所述被测面落于X轴与Y轴所确定的平面上并以所述辅助轨道所在平面作为参考平面；控制所述测距单元沿辅助轨道运动，从而控制所述测距单元测量出辅助轨道与所述被测面在X、Y方向的高度变化，得到相应的(X，Z)及(Y，Z)数据；通过线性拟合方法处理测得的数据，得到两个直线函数，所述两个直线函数的方程如下：

【技术特征摘要】
1.一种水平度测量方法，应用于一水平度测量装置中，所述水平度测量装置包括辅助轨道、测距单元以及角度测量单元，所述测距单元以及所述角度测量单元均安装在所述辅助单元上，其特征在于，该水平度测量方法包括：以被测面为基准面，在空间中建立三维空间坐标系X-Y-Z，使所述被测面落于X轴与Y轴所确定的平面上并以所述辅助轨道所在平面作为参考平面；控制所述测距单元沿辅助轨道运动，从而控制所述测距单元测量出辅助轨道与所述被测面在X、Y方向的高度变化，得到相应的(X，Z)及(Y，Z)数据；通过线性拟合方法处理测得的数据，得到两个直线函数，所述两个直线函数的方程如下：其中，a1、a2、b1、b2、c1及c2均为常数；根据得到的两个直线方程求取所述参考平面的平面方程，经由所述平面方程求取平面法向量；计算法向量得到被测面和参考平面的夹角β；控制所述角度测量单元测得所述参考平面与绝对水平面的之间的夹角γ；以及利用绝对水平面、被测面以及参考平面之间的关系计算被测面与所述绝对水平面之间夹角α，α＝γ-β，从而得到所述被测面的水平度。2.如权利要求1所述的水平度测量方法，其特征在于，还包括：控制一显示器显示所述被测面的水平度。3.如权利要求1所述的水平度测量方法，其特征在于，所述角度测量单元为陀螺仪芯片。4.如权利要求1所述的水平度测量方法，其特征在于，所述辅助轨道为L型辅助轨道，所述参考平面的空间平面方程为：AX+BY+CZ+D＝0，其中，A、B、C、D为常数。5.如权利要求4所述的水平度测量方法，其特征在于，所述辅助单元所在所述参考平面的平面法向量为：6.一种水平度测量系统，应用于一水平度测量装置中，所述水平度测量装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨炜达，吕小明，蒋蜀发，吴国华，
申请(专利权)人：富泰华工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44