CN112065078B - 一种调垂系统 - Google Patents

Abstract

一种调垂系统包括：测垂装置，对预制构件进行测量，获得测量参数；运算模块，接收测量参数，计算垂直度；调垂杆，用于对预制构件进行支撑，包括通用接口，外部机构可通过该接口调节调垂杆的长度；控制模块，根据垂直度发出相应控制指令；电动工具，可连接调垂杆的通用接口，并接收控制模块传来的控制指令，依据指令调节调垂杆的长度，其中，所述装置、运算模块、控制模块、电动工具中的至少一者通过无线方式传输数据。系统中垂直度的计算、控制指令的产生均由运算模块依据自动实现，且各设备间通过无线通信方式传递数据，保证了数据的时效性和准确性。该系统使用方便，可以提高工作效率，提升调垂精度，降低劳动强度。

Description

一种调垂系统

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种用于调整预制构件的放置垂直度调垂系统。

背景技术

随着装配式混凝土结构大面积应用，预制装配式建筑建造过程中，预制构件从起吊、就位、临时固定、微调垂直度到最终就位，垂直度调整精度控制至关重要，但是效率也是关键点。装配式混凝土结构竖向构件施工过程中，构件固定就位后的垂直度直接影响整体结构质量以及后续楼层构件施工控制。

目前，施工现场所采用人工测量垂直度，再手动调节的施工方法。其缺点在于，依靠目测和人工调节的方法使得垂直精度不高，对操作人员的技能和经验有较高要求，且人工直接调节比较费力，效率不高。如整个过程中再出现管理环节缺失，必造成效率低质量差的问题。

而且随着建筑工业化的发展，越来越多的自动化机械设备投入到建筑工程应用中，如何利用这些自动化机械来提高调垂工作的整体效率，使得在预制构件安装过程中，既可以满足保证施工质量又能兼顾施工效率，成为目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可以提高工作效率，提升调垂精度，降低劳动强度的调垂系统。

本发明的一种调垂系统的技术方案如下：

一种调垂系统，用于调整预制构件的放置垂直度，其特征在于，包括：

测垂装置，用于对所述预制构件进行测量，获得测量参数；

运算模块，接收所述测垂装置传来的测量参数，并根据所述测量参数计算所述预制构件的垂直度；

调垂杆，用于对所述预制构件进行支撑，所述调垂杆包括通用接口，外部机构可通过该接口调节调垂杆的长度；

控制模块，接收所述运算模块传来的所述垂直度，并根据所述垂直度发出相应控制指令；

电动工具，可连接所述调垂杆的所述通用接口，并接收所述控制模块传来的控制指令，依据所述控制指令调节所述调垂杆的长度，

其中，所述测垂装置、所述运算模块、所述控制模块、所述电动工具中的至少一者通过无线方式传输数据。

优选地，其特征在于，

所述运算模块、所述控制模块集成于所述测垂装置，所述测垂装置通过无线方式将所述控制指令传输给所述电动工具，或

所述运算模块集成于所述测垂装置，所述控制模块集成于所述电动工具，所述测垂装置通过无线方式将所述垂直度传输给所述电动工具。

优选地，所述调垂系统还包括手持移动设备，所述运算模块和/或所述控制模块以软件形式运行于所述手持移动设备，所述测垂装置通过无线方式将所述测量参数或垂直度发送给所述手持移动设备，数据经所述运算模块和/或所述控制模块处理后，所述手持移动设备通过无线方式将所述垂直度或所述控制指令发送给所述电动工具。

优选地，所述调垂杆包括沿所述调垂杆长度方向延伸的蜗杆，和所述蜗杆垂直设置的涡轮，所述涡轮和所述蜗杆啮合，所述蜗轮带动所述蜗杆实现整个杆件的伸缩，所述涡轮轴上设置有所述通用接口。

优选地，所述调垂杆还包括手动转轮，所述手动转轮可匹配所述通用接口。

优选地，所述电动工具为手持电动扳手，可根据设定参数自动控制正转或反转，所述手持电动扳手包括无线模块、电机及套筒扳手，所述套筒扳手可匹配所述调垂杆上的所述通用接口。

优选地，所述控制模块，根据所述垂直度计算所述手持电动扳手的转动方向及转动圈数形成控制指令，所述手持电动扳手根据所述控制指令自动工作。

优选地，在整个调垂过程中，所述测垂装置实时检测所述预制构件的放置垂直度，所述控制模块根据所述实时垂直度向所述手持电动扳手发出控制指令，使得其正向或反向旋转，直至所述预制构件垂直发出停止命令，调垂过程结束。

优选地，所述手持电动扳手还包括显示面板和/或USB接口。

优选地，所述测垂装置包括底座和测垂杆，所述测垂杆的一端和所述底座连接，所述测垂杆包括沿其轴线延伸方向间隔设置的第一测距模块、第二测距模块，所述第一测距模块通过第一枢转结构和所述测垂杆连接，所述第二测距模块通过第二枢转结构和所述测垂杆连接，所述第一枢转结构、以及第二枢转结构的转动轴和所述测垂杆的轴线垂直。

优选地，所述测垂装置输出的测量参数包括所述两个测距模块的角度值和测得物体的距离值。

优选地，所述两个测距模块均为激光测距仪。

本申请提供的调垂系统，其中垂直度的计算、根据垂直度应该执行何种动作都由系统内部的运算控制模块依据测量数据自动实现，且各设备间通过无线通信方式传递数据，保证了数据的时效性和准确性。该系统使用方便，可以提高工作效率，提升调垂精度，降低劳动强度。

附图说明

图1是本发明的一种调垂系统优选实施例1的示意图；

图2是本发明实施例1中的调垂杆的示意图；

图3是本发明实施例1中的调垂杆中伸缩调节机构的结构示意图；

图4是本发明实施例1中的手持电动扳手的示意图；

图5是本发明实施例1中的测垂装置的示意图；

图6是本发明实施例2中的调垂杆的示意图；

图7是本发明的一优选实施例中倾斜度计算的原理说明图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的调垂系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1：

图1示出了本申请一较佳实施方式中的调垂系统，如图所示调垂系统用于调整预制构件4的放置垂直度，该调垂系统包括测垂装置1、电动工具2和调垂杆3。

该系统中，测垂装置1用于对预制构件4进行测量，获得测量参数。调垂杆3一端连接基准水平面5，另一端连接预制构件4，形成一个斜向支撑结构从而对预制构件4进行支撑。调垂杆3包括通用接口，电动工具2可通过该接口调节调垂杆的长度。

本申请提供的系统是一个自动化系统，因此该系统中还包括：运算模块，接收测垂装置1传来的测量参数，并根据测量参数计算预制构件4的垂直度；控制模块，接收所述运算模块传来的垂直度数据，并根据垂直数据度发出相应控制指令，该控制指令可控制电动工具2进行相应动作，进而调节所述调垂杆3的长度。

运算模块和控制模块在图1中未示出，这是由于他们并不是单独的设备而是集成在测垂装置1或电动工具2之中的在本实施例中，运算模块和控制模块都集成在测垂装置1之中，运算模块和控制模块共用一块MCU，测垂装置1在对预制构件4进行测量后，直接根据测量获得的参数运算得到垂直度，并根据垂直度计算调垂杆3应到达的位置，向电动工具2发出相应的指令。在另一较佳实施例中，可以将运算模块集成于测垂装置1之内，而将控制模块集成于电动工具2中，测垂装置1通过运算模块计算出垂直度后直接传输给电动工具2，再由电动工具2中的控制模块根据垂直度选择应该采取何种操作，进而直接控制电动工具2的动作。将控制模块集成在电动工具中，可以匹配更多种类的工具，各类工具只需要获得一个垂直度数据，就可以根据自己的参数、运行模式直接发出运作指令。当然还可以将运算模块也集成在电动工具2之中。但是不管上述何种结合方式，中间都有一个数据传输的过程，当模块集成在一个设备中时，可以通过导向连接的方式直接传输数据。如本实施例中，运算模块和控制模块集成在测垂装置1之中，那么测量参数、垂直度数据都可以直接传输，但是控制指令的传输就需要从测垂装置1到电动工具2，如果这之间还需要导线连接就会大大限制本系统的使用范围，因此在本系统中，跨设备的数据传输都采用无线方式进行。用于运算模块和控制模块的集成方式可以有多种选择，所以在本系统中测垂装置1、运算模块、控制模块、电动工具2中的至少一者可以通过无线方式传输数据。无线传输方式可以是蓝牙、WiF i、公共移动通信网络等，本申请对此不作限定。

图2示出了本实施例中调垂杆3的具体结构。如图所示调垂杆3两端分别设置有两个连接结构302。调垂杆3的主体为一根支撑杆301，其端部设置有调节机构，具体如图3的放大图所示，调节结构包括罩壳307、沿支撑杆301长度方向延伸的蜗杆304、和蜗杆304垂直设置的涡轮303、以及套设在蜗杆304上的法兰螺母306。其中法兰螺母306和支撑杆301端部刚性连接。涡轮303和蜗杆304啮合，可以通过转动蜗轮303带动蜗杆304实现整个杆件的伸缩。涡轮303轴上设置有通用接口可匹配各种电动工具，如电动扳手，由电动工具驱动控制涡轮303的动作。另外为了适用各种情况，该通用接口还可以匹配手动转轮305，当施工现场由于不可估算的因素导致无法使用电动工具时，可以使用手动转轮进行驱动，不会影响施工。本实施例中，蜗轮蜗杆的减速比为24：1，比传统的人工转动手柄省力1/24。

本实施例中的电动工具2为手持电动扳手，其可根据设定参数自动控制正转或反转。本实施例手持电动扳手结构如图4所示包括设置在手柄上的开关201、设置于主体的USB接口202、无线模块203、显示面板204、电机及套筒扳手205。套筒扳手205可匹配调垂杆3上的通用接口，当套筒扳手205套接于涡轮303的轴上时，电动扳手可带动涡轮303旋转。无线模块203用于接收测垂装置1传来的数据。显示屏上可显示垂直度偏差值等工程质量控制的有关参数值，便于检查。另外电动扳手上还包括内部存储模块，电动扳手会自动记录按照方案要求顺序进行施工的序号及调垂控制参数等数据。通过USB接口202可将数据保存至U盘，作为施工过程资料。通过电脑可以查询和打印每一块PC墙板的调垂情况。

在具体的调垂过程中,当预制构件4向内倾斜时，手持电动扳手正转使得调垂杆3长度伸长；当向外倾斜时，反转使得调垂杆3缩短,而达到调节垂直度的效果。因此在手持电动板手接收到控制指令应该包括转动方向和转动圈数。在本实施例中控制指令由控制模块完成,集成在测垂装置1中的控制模块根据垂直度计算手持电动扳手的转动方向及转动圈数形成控制指令，通过无线方式手持电动扳手发送控制指令。手持电动扳手接收到控制指令后自动调垂完成规定圈数后自动停止，对操作人员的技能和经验要求低，解决了人为影响，提高了工作效率和工作质量。

在另一较佳实施例中，也可以采用实时测定的反馈控制方法，在整个调垂过程中，测垂装置1实时检测预制构件4的放置垂直度，控制模块根据实时垂直度确定手持电动扳手应该正转还是反转，形成相应控制指令但是不计算转动圈数。测垂装置1向手持电动扳手发出该控制指令，使得其根据控制指令开始正向或反向旋转，在这个工程中测垂装置1继续测定垂直度，直至预制构件4的垂直度为零，说明其已经完全垂直时，再发出停止的控制指令，手持电动扳手接收指令后马上停止，整个调垂过程结束。

本实施例中的测垂装置1如图5所示，包括底座101和调垂杆102，测垂杆102上包括在垂直方向上间隔设置的两个测距模块103、104，在本实施例中两个测距模块103、104均为激光测距仪，在其它较佳实施例中也可以是其它测距设备。一般而言两个测距模块可以设置在杆的任意位置，只要两者间有一定间距即可，但是较为优选的方案中两者分别设置在测垂杆的两端，这样可以有效利用杆身的长度。在本实施例中，第一测距模块103设置在测垂杆靠近顶端位置，通过第一枢转结构和测垂杆连接102。第二测距模块104设置在测垂杆靠近底座101的位置，通过第二枢转结构和测垂杆102连接。所述第一枢转结构、以及第二枢转结构的转动轴和测垂杆102的轴线垂直，因此两个测距模块103、104均可在垂直于预制构件4的待测垂平面的平面内调节角度。测距模块103、104的角度可以调节，使得测垂装置1可以适应不同大小的待测物体，通过调节角度，使得一束激光打到被测物体顶部，另一束打到底部，这样，无论何种高度的被测物，均能获得较小的垂直度偏差。由于测距模块103、104的角度可以调整，因此在计算垂直度时，我们需要四个参数，分别是第一测距模块103的测距数值(a)、第一测距模块103的角度数据(α)、第二测距模块104的测距数值(b)、第二测距模块104的角度数据(β)。

下面我们结合图7来说明垂直度的计算原理，图中D、C两点分别表示第一测距模块103、第二测距模块104的位置，A、B为测距激光与被测物体的交点。则测距数值AD＝a、BC＝b，两测量点距离CD＝z，α、β为传感器与水平线的夹角(定义逆时针为正，顺时针为负)，k为BC对Y轴斜率，θ为垂直度偏差角。设点D为坐标原点、A(x₁,y₁)、B(x₂,y₂)。

可得

转换后可得

计算k得

最后可得θ＝-arctank

注:以上计算均使用度制单位。

当θ为正时，所测物体垂直度向测垂装置方向偏斜；当θ为负时，所测物体垂直度向测垂装置反向偏斜；当θ为0时，所测物体垂直。

实施例2：

图6示出了本申请另一较佳实施例，如图实施例2和实施例1基本结构相似，其中也包括测垂装置1、电动工具2和调垂杆3，这些装置的具体形式和实施例1类似，这里就不再赘述。

实施例2和实施例1的主要区别是加入了手持移动设备6，随着智能手机的发展，很多设备都可以通过手机、平板来进行控制，在本申请提供的调垂系统中，也可以借用手机、平板等手持移动设备来实现本申请中的一些运算工作。在本实施例中控制模块以软件形式运行于手持移动设备6，具体为一智能手机，其上安装有可以控制电动工具2的App。测垂装置1先对预制构件4进行测垂，获得计算出垂直度后通过无线方式将垂直度发送给智能手机，手机上的App即为控制模块，接收到垂直度数据后选择相应的控制指令发送给电动工具2。电动工具2接收到控制指令后按指令进行操作。在本实施例中，无线传输方式可以直接采用手机的移动通信网络，如4G、5G网络。

在另一优选实施例中，还可以把运算模块和控制模块都以软件形式设置在手机中，这样只要直接拿手机读取测垂装置1的测量参数，垂直度的计算和控制指令的选择都可以在手机端完成。同时，软件中还可以增加很多扩展功能，如对每一块预制板打印二维码，调垂前先扫码，就可以记录每块板的调垂数据等。本申请对这些扩展功能不作限定。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种调垂系统，用于调整预制构件的放置垂直度，其特征在于，包括：

测垂装置，用于对所述预制构件进行测量，获得测量参数；所述测垂装置包括底座和测垂杆，所述测垂杆的一端和所述底座连接，所述测垂杆包括沿其轴线延伸方向间隔设置的第一测距模块、第二测距模块，所述第一测距模块通过第一枢转结构和所述测垂杆连接，所述第二测距模块通过第二枢转结构和所述测垂杆连接，所述第一枢转结构、以及第二枢转结构的转动轴和所述测垂杆的轴线垂直；

运算模块，接收所述测垂装置传来的测量参数，并根据所述测量参数计算所述预制构件的垂直度；

调垂杆，用于对所述预制构件进行支撑，所述调垂杆包括通用接口，外部机构通过通用接口调节调垂杆的长度；

控制模块，接收所述运算模块传来的所述垂直度，并根据所述垂直度发出相应控制指令；

电动工具，连接所述调垂杆的所述通用接口，并接收所述控制模块传来的控制指令，依据所述控制指令调节所述调垂杆的长度；

其中，所述测垂装置、所述运算模块、所述控制模块、所述电动工具中的至少一者通过无线方式传输数据；所述测垂装置输出的测量参数包括所述两个测距模块的角度值和测得物体的距离值。

2.如权利要求1所述的调垂系统，其特征在于，

所述运算模块、所述控制模块集成于所述测垂装置，所述测垂装置通过无线方式将所述控制指令传输给所述电动工具，或

所述运算模块集成于所述测垂装置，所述控制模块集成于所述电动工具，所述测垂装置通过无线方式将所述垂直度传输给所述电动工具。

3.如权利要求2所述的调垂系统，其特征在于，所述调垂系统还包括手持移动设备，所述运算模块和/或所述控制模块以软件形式运行于所述手持移动设备，所述测垂装置通过无线方式将所述测量参数或垂直度发送给所述手持移动设备，数据经所述运算模块和/或所述控制模块处理后，所述手持移动设备通过无线方式将所述垂直度或所述控制指令发送给所述电动工具。

4.如权利要求1-3任一所述的调垂系统，其特征在于，所述调垂杆包括沿所述调垂杆长度方向延伸的蜗杆，和所述蜗杆垂直设置的涡轮，所述涡轮和所述蜗杆啮合，所述涡轮带动所述蜗杆实现整个杆件的伸缩，所述涡轮轴上设置有所述通用接口。

5.如权利要求4所述的调垂系统，其特征在于，所述调垂杆还包括手动转轮，所述手动转轮匹配所述通用接口。

6.如权利要求1-3中任意一项的所述的调垂系统，其特征在于，所述电动工具为手持电动扳手，根据设定参数自动控制正转或反转，所述手持电动扳手包括无线模块、电机及套筒扳手，所述套筒扳手匹配所述调垂杆上的所述通用接口。

7.如权利要求6所述的调垂系统，其特征在于，所述控制模块，根据所述垂直度计算所述手持电动扳手的转动方向及转动圈数形成控制指令，所述手持电动扳手根据所述控制指令自动工作。

8.如权利要求6所述的调垂系统，其特征在于，在整个调垂过程中，所述测垂装置实时检测所述预制构件的放置垂直度，所述控制模块根据实时垂直度向所述手持电动扳手发出控制指令，使得其正向或反向旋转，直至所述预制构件垂直发出停止命令，调垂过程结束。

9.如权利要求6所述的调垂系统，其特征在于，所述手持电动扳手还包括显示面板和/或USB接口。

10.如权利要求9所述的调垂系统，其特征在于，所述两个测距模块均为激光测距仪。

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