專利名稱：X、y、z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量?jī)x器類，特別涉及一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置。
如公眾所知，早期使用于測(cè)量墻壁或門(mén)框柱等待測(cè)物(72)(如附圖1所示)是否垂直時(shí)，其大都使用一種利用地心引力懸掛有吊線(71)的重錘(7)，其在使用時(shí)，必須將其予以懸吊，并使其與待測(cè)物(72)間保持一段距離，否則將會(huì)使重錘(7)碰觸待測(cè)物，而失去使用，且使用時(shí)也須等重錘(7)完全靜止不動(dòng)時(shí)方可進(jìn)行目測(cè)，且因待測(cè)物(72)與吊線(71)之間有一距離存在，因此，以目測(cè)修正待測(cè)物(72)時(shí)將存在極大的誤差，若遇待測(cè)物(72)的面積較大時(shí)，必須同時(shí)在多個(gè)位置懸吊重錘(7)或作重復(fù)多個(gè)位置之懸吊，方可進(jìn)行待測(cè)物(72)的垂直校正，因此，此種具吊線(71)的重錘在實(shí)際使用時(shí)，實(shí)有準(zhǔn)確度低及耗時(shí)等缺點(diǎn)，而且此種測(cè)量方式僅作Y方向前后修正或X方向左右修正，無(wú)法測(cè)量?jī)A斜角度或平面。
如附圖2、附圖3所示，為另一種傳統(tǒng)氣泡管式測(cè)量裝置(8)，其是在本體(81)上設(shè)有代表XX之氣泡管(82)及YY之氣泡管(83)，并在每一氣泡管(82)、(83)的中央設(shè)有核對(duì)的準(zhǔn)位刻度(822)、(832)，藉由氣泡管(82)、(83)中之氣泡(821)、(831)位置與準(zhǔn)位刻度(822)、(832)之關(guān)系，以判別物體是否水平，但此種以氣泡管(82)、(83)之測(cè)量方式，其氣泡(821)、(831)之輪廓大小常因氣泡管(82)、(83)壁不同位置的形狀不同，而產(chǎn)生差異，且氣泡(821)、(831)通常無(wú)法相當(dāng)精確地與準(zhǔn)位刻度(822)、(832)對(duì)齊，再加上目測(cè)之誤差，基于前述種種因素之累積，而使所測(cè)得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生相當(dāng)大的誤差，且氣泡管(82)、(83)中的液體常因氣候溫度的變化而造成蒸發(fā)流失，而使氣泡(821)、(831)產(chǎn)生擴(kuò)大的現(xiàn)象，而使氣泡(821)、(831)與準(zhǔn)位刻度(822)、(832)核對(duì)困難，造成更大的誤差，且此種裝置與吊線(71)之重錘(7)同樣具有無(wú)法測(cè)量?jī)A斜面角度的困難。
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述傳統(tǒng)測(cè)量用具之實(shí)用困難及結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)，而提供一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可精確、快速地檢測(cè)出一平面是否垂直及傾斜，以及其傾斜的角度。
本發(fā)明的檢測(cè)方法及其使用裝置的技術(shù)方案將本發(fā)明X、Y、Z三軸之相對(duì)關(guān)系融合一體，并以相當(dāng)明確且易讀之刻度分別表現(xiàn)在內(nèi)球框、中球框及外球殼，而在不同層次的刻度產(chǎn)生重疊時(shí)，可輕易地讀出所得到的數(shù)據(jù)，使一般人均可輕易了解并使用；將本發(fā)明的裝置之基座直接貼靠在待測(cè)物，而可迅速測(cè)得待測(cè)物之垂直、水平或傾斜之狀態(tài)及其數(shù)據(jù)，藉由此種物理特性，可將本發(fā)明之裝置裝設(shè)于各矗立的高樓大廈或各建筑物特定位置，以長(zhǎng)期監(jiān)控偵測(cè)各大廈或建筑物因地震、地層變動(dòng)或水土流失所造成之地層下陷等因素，而發(fā)生傾斜之狀態(tài)，藉由本發(fā)明之裝置所呈現(xiàn)X、Y及Z軸三維空間的相對(duì)狀態(tài)，而可長(zhǎng)期且即時(shí)地監(jiān)測(cè)并得知各建筑物的非常態(tài)改變，以即時(shí)得到預(yù)警的效果，同時(shí)并可在本發(fā)明之裝置的每一定位軸承處，連接一轉(zhuǎn)動(dòng)感測(cè)器，并將X、Y、Z軸之轉(zhuǎn)動(dòng)位移經(jīng)電子電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示，并連接至建筑物的明顯位置，而可由數(shù)字顯示器或熒幕上清楚得知X、Y及Z軸的數(shù)據(jù)；藉由設(shè)于裝置的內(nèi)球框內(nèi)之指南針及基座頂面周緣之方位刻度，而同步檢測(cè)出一傾斜角的方向；藉由可使一般人可簡(jiǎn)易且快速地讀取X、Y及Z軸三者間的相關(guān)數(shù)據(jù)，除可廣泛使用于各種精密測(cè)量之用，甚至可做為各種測(cè)量?jī)x器的校正或基準(zhǔn)外，也可廣泛使用于兒童及各階層的教學(xué)，可幫助學(xué)生對(duì)X、Y及Z軸三維空間的認(rèn)識(shí)及了解垂直、平面及傾斜等概念。
本發(fā)明之使用裝置的技術(shù)方案本發(fā)明之裝置主要是藉由兩如不倒翁之上輕下重的內(nèi)球框與中球框，以定位軸承依不同軸向?qū)⑵涠ㄎ挥谝粓A環(huán)框內(nèi)，而使該內(nèi)球框與中球框可分別呈X軸及Y軸擺動(dòng)，該圓環(huán)框是以定位軸承且與中球框定位軸承呈垂直交叉的方向，樞設(shè)于一設(shè)于基座上之外球殼內(nèi)，藉由內(nèi)球框與中球框分別呈X、Y軸向之同步擺動(dòng)，而于靜止時(shí)提供X軸及Y軸兩者之零度基準(zhǔn)平面與外球殼(Z軸)間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)之位移關(guān)系，而可由內(nèi)、中球框及外球殼頂端所設(shè)的零度基準(zhǔn)刻度及經(jīng)緯刻度、該基準(zhǔn)平面數(shù)據(jù)，使外球殼(Z軸)可依循X軸及Y軸軌道測(cè)出各角度平面，而可檢測(cè)出一平面或垂直或傾斜的數(shù)據(jù)，同時(shí)藉由設(shè)于內(nèi)球框的指南針，可得知一傾斜角的方位；其中該內(nèi)球框上方是為一頂端具零度基準(zhǔn)刻度且周緣設(shè)有刻度的框架，其下方設(shè)有一周緣具扣孔的半圓容置座，于其內(nèi)則容置一不受磁場(chǎng)影響的重錘體，于該重錘體的頂部平面設(shè)有一指南針，于其外緣兩相對(duì)平衡處各設(shè)有一定位軸承以定位于中球框所設(shè)的定位孔內(nèi)；而中球框是大于內(nèi)球框，其上方為一頂端具零度基準(zhǔn)圓孔且周緣設(shè)有刻度的框架，并于其刻度的框架上中央設(shè)有數(shù)個(gè)對(duì)稱的長(zhǎng)形鏤空長(zhǎng)孔，藉以可清楚判讀內(nèi)球框的擺動(dòng)數(shù)據(jù)，該中球框的下方為一下受磁場(chǎng)影響的重錘體，并于其外緣與內(nèi)球框呈垂直交錯(cuò)的兩對(duì)稱平衡處各設(shè)一定位軸承，藉以框設(shè)于一圓環(huán)框所設(shè)定位孔內(nèi)，使內(nèi)球框與中球框分別在X及Y軸方向的軌道擺動(dòng)，并使其頂端的零度基準(zhǔn)刻度保持朝上，該圓環(huán)框是在與中球框垂直交叉的外緣處，各設(shè)有一定位軸承，藉以框設(shè)在基座上且作為Z軸基準(zhǔn)的外球殼內(nèi)，受內(nèi)球框與中球框所設(shè)重錘體的牽動(dòng)，而與內(nèi)球框與中球框一體呈X軸方向的擺動(dòng)，此外，于內(nèi)球框及中球框的重錘體呈垂直交叉的位置，各設(shè)有一貫穿螺孔，并在每一貫穿螺孔內(nèi)各旋配一配重調(diào)整螺桿，以調(diào)整使X、Y、Z三軸歸零的基準(zhǔn)，藉此裝置，可快速、精確地得到一平面是否傾斜、垂直或水平的數(shù)據(jù)，使外球殼(Z軸)依循X及Y軸軌道測(cè)出各角度的平面，而實(shí)現(xiàn)精確的三維空間檢測(cè)。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明之裝置的各構(gòu)件所起的作用如下
1、X軸球的代表，其是以內(nèi)球框?qū)⑵渚唧w化，其是藉內(nèi)球框底部所設(shè)重錘體的重量受地心自然吸引力使之常態(tài)下垂?fàn)?，而使?nèi)球框重心的垂直點(diǎn)顯示在上端的零度基準(zhǔn)刻度，且該內(nèi)球框定位在中球框上擺動(dòng)，它在X軸向的軌道上呈左右擺動(dòng)，而在靜止時(shí)，可提供它的零度基準(zhǔn)刻度，等于X軸球的X0°一維空間。
2、Y軸框的代表，其是以中球框?qū)⑵渚唧w化，其也藉中球框底部所設(shè)重錘體之重量受地心自然吸引力使之常態(tài)下垂?fàn)?，而中球框重心的垂直點(diǎn)顯示在頂端的零度基準(zhǔn)圓孔，且該中球框是定位在一圓環(huán)框內(nèi)呈Y軸向的軌道上前后擺動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)圓環(huán)框呈X軸向的左右擺動(dòng)，而在靜止時(shí)可提供它的零度基準(zhǔn)圓孔，等于Y軸框的Y0°二維空間。
3、二維空間平面基因，是由前述代表X軸之內(nèi)球框與代表Y軸之中球框所構(gòu)成，兩者在X軸向軌道或Y軸向軌道的軌道上均可提供兩者同步相對(duì)的二維空間平面基因，等于X0°+Y0°。
4、Z軸座的代表，其是為外球殼，在外球殼上設(shè)有固定的可直讀數(shù)據(jù)的核對(duì)座標(biāo)，根據(jù)外球殼(Z軸)座上的零度基準(zhǔn)刻度，稱為Z0°，瞄準(zhǔn)核對(duì)前述二維空間平面基因，而可判讀為X0°+Y0°+Z0°，又為三次元的平面零度Z點(diǎn)，又基座行繞于軌道上，依Z軸座上的Z0°去核讀二次元平面基因傍側(cè)所標(biāo)設(shè)經(jīng)度5°，當(dāng)可判讀為X0°+Y0°+Z5°之平面上所產(chǎn)生的角度，也等于基座Z軸座在等Z角度，均可修正出以X、Y、Z三軸的相對(duì)理論的平面。
再者，若將本發(fā)明以X軸向?yàn)橹?，分別以多數(shù)個(gè)各方位角度設(shè)置，可以在增多的軸向軌道上提供每一方位角的判讀，以使每一外球殼Z軸的Z0°可依循更多的軸向軌道判讀，仿佛羅盤(pán)上的東→西、南→北、東南→西北、東北→西南的方向軌道。
廣義說(shuō)明，外球殼(Z軸)是在內(nèi)球框(X軸)與中球框( Y軸)的平面上，該Z軸可在X軸向軌道上依循軌道行繞而作360°判讀，也可在Y軸向軌道上依循軌道行繞而作360°判讀，蓋因可預(yù)設(shè)性之XYZ相對(duì)理論，而描繪出X軸的X0°于X軸向軌道上依循軌道規(guī)則性扮演它X0°的一維空間角色之定義，又輪廓出Y軸的Y0°于Y軸向軌道上依循軌道規(guī)則性扮演它Y0°的另一一維空間角色之定義，而依圓環(huán)框與內(nèi)球框(X軸)、中球框(Y軸)的定位演變，促成了X軸X0°與Y軸的Y0°可不受阻礙地在軌道上常態(tài)相對(duì)地共持X0°+Y0°之二維空間平面基因，該平面基因是可預(yù)設(shè)性，故有可預(yù)知性，該可預(yù)設(shè)性是由X軸與Y軸兩者的X0°+Y0°在偵測(cè)前同步有相對(duì)的精準(zhǔn)依據(jù)，或者不相對(duì)時(shí)可予校正，而又可在外球殼(Z軸)上的核對(duì)座標(biāo)核準(zhǔn)，予直讀根據(jù)的預(yù)知性。
進(jìn)一步說(shuō)明，X軸表達(dá)呈現(xiàn)的X0°與Y軸表達(dá)呈現(xiàn)的Y0°在常態(tài)時(shí)有共同的相對(duì)依據(jù)，該依據(jù)能見(jiàn)度相對(duì)時(shí)，要義推演X0°+Y0°兩者已包含Z的函數(shù)，也即二維空間的平面基因已包含Z的基因存在，該基因若以球儀上的應(yīng)用，甚為廣泛，在球儀上所設(shè)的若干核對(duì)標(biāo)點(diǎn)比比皆是，推演若舉雷達(dá)站經(jīng)緯儀、天文對(duì)外攝入的觀測(cè)與投射上的預(yù)測(cè)標(biāo)地，假設(shè)將本發(fā)明之可預(yù)設(shè)性之XYZ，演義為三個(gè)球儀，一個(gè)扮演X軸球，一個(gè)扮演Y軸球，兩軸球在前述說(shuō)明具有地心引力時(shí)可提供X0°+Y0°之平面基因，該基因兩者的相對(duì)位置可顯示在Y軸球上的若干位置，該若干位置均是平面基因擴(kuò)展的參考值，因?yàn)閄軸球的X0°與Y軸球的Y0°是在軸向軌道上定位而作者規(guī)則性動(dòng)作，常態(tài)時(shí)靜止是相對(duì)的，而所謂牽一發(fā)而動(dòng)全身一詞已應(yīng)驗(yàn)在本發(fā)明上，倘若X0°與Y0°兩者核對(duì)不齊，該兩者的周圍若干刻度也對(duì)不上，依此推論再將外圍一個(gè)扮演Z軸球，該Z軸球也等于經(jīng)緯儀對(duì)外觀測(cè)的等Z座標(biāo)，該等Z座標(biāo)每每Z點(diǎn)若與X0°+Y0°的平面基因及若干擴(kuò)展基因每每相對(duì)，則可了解對(duì)外飛行物的攝入或投射的更精演義，反之若該飛行物上設(shè)置了本發(fā)明的裝置，它的飛行呈水平狀可設(shè)為Z軸的Z0°，在Z0°時(shí)，飛行在X軸向軌道或Y軸向軌道，可與軌道上X0°+Y0°核對(duì)而直讀出Z0°或其它等Z角度及若干XYZ相對(duì)論值。
上述說(shuō)明已邏輯性地詮釋輪廓出可預(yù)設(shè)性的XYZ相對(duì)理論，它們的演義價(jià)值宏觀奠定了應(yīng)用起步基礎(chǔ)，可藉羅盤(pán)的方向儀、測(cè)距儀，再藉本發(fā)明之裝置之基座不同刻度順時(shí)針?lè)轿?，不同座?biāo)微積分硬件，配合電腦電子可輔助的軟硬件，以實(shí)現(xiàn)高科技之應(yīng)用，例如，學(xué)術(shù)上立體座標(biāo)XYZ教學(xué)、導(dǎo)航、激光焦點(diǎn)、瞄準(zhǔn)、攝影、土木水利、置物測(cè)建筑工程、市政測(cè)量、制圖雕刻、醫(yī)學(xué)上之應(yīng)用也極廣泛。
上述闡述的本發(fā)明之可預(yù)設(shè)性之XYZ相對(duì)論，已詮釋相對(duì)論的基礎(chǔ)由機(jī)械結(jié)構(gòu)的物理應(yīng)用上，達(dá)到X軸、Y軸與Z軸三者推理，作規(guī)則性的在軸向軌道上代表X0°+Y0°+Z0°的精神領(lǐng)域，在常態(tài)下能互相約束完成它們的使命，而又在非常態(tài)下自我篩檢論判，分辨幾何原因故障的原因?？深A(yù)設(shè)性之XYZ相對(duì)理論，藉著定位技術(shù)的演變與圓環(huán)框作疏解應(yīng)用，以該定位的方法可引用在羅盤(pán)方向儀上，獲得指南針盤(pán)永遠(yuǎn)朝上的狀態(tài)，而不受傾斜影響卡住指南針，在作各種傾斜時(shí)，指南針能照常使用。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明圖1為傳統(tǒng)式的吊線重錘測(cè)量裝置之結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為另一傳統(tǒng)的氣泡管式測(cè)量裝置立放時(shí)之實(shí)施例圖。
圖3為另一傳統(tǒng)的氣泡管式測(cè)量裝置平放時(shí)之實(shí)施例圖。
圖4為本發(fā)明之裝置的立體分解示意圖。
圖5為本發(fā)明之裝置的立體外觀示意圖。
圖6為本發(fā)明之裝置的A-A向(X軸)剖視示意圖。
圖7為本發(fā)明之裝置X軸(左右)方向傾斜5度時(shí)的實(shí)施例剖視示意圖。
圖8為本發(fā)明之裝置X軸(左右)方向傾斜5度時(shí)各刻度間之關(guān)系位置示意圖。
圖9為本發(fā)明之裝置的B-B向(Y軸)剖視示意圖。
圖10為本發(fā)明之裝置Y軸(前后)方向傾斜5度時(shí)的實(shí)施例剖視示意圖。
圖11為本發(fā)明之裝置Y軸(前后)方向傾斜5度時(shí)各刻度間之關(guān)系位置示意圖。
圖12為本發(fā)明之裝置于水平時(shí)在外球殼頂端零度基準(zhǔn)處所呈現(xiàn)的各刻度重疊狀態(tài)示意圖。
圖13為本發(fā)明之裝置于非水平時(shí)，僅呈現(xiàn)內(nèi)球框與中球框之零度基準(zhǔn)刻度重疊之狀態(tài)示意圖。
圖14為本發(fā)明之裝置X軸(左右)方向垂直時(shí)的實(shí)施例剖視示意圖。
圖15為本發(fā)明之裝置Y軸(前后)方向垂直時(shí)的實(shí)施例剖視示意圖。
圖16為本發(fā)明之裝置運(yùn)用電子電路將X、Y及Z軸之轉(zhuǎn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字，并將其顯示在數(shù)字顯示器或熒幕顯示器上的實(shí)施例示意圖。
圖17為本發(fā)明之裝置使用指南針之實(shí)施例示意圖。
圖18、圖19為本發(fā)明之裝置另一實(shí)施例示意圖。
圖20、圖21為本發(fā)明之裝置再一實(shí)施例示意圖。
圖22為本發(fā)明之裝置在外球殼底部設(shè)一投射光源的又一實(shí)施例剖視示意圖。
圖23為本發(fā)明之裝置又一實(shí)施例剖視示意圖。
(1)為外球殼、(11)、(42)為零度基準(zhǔn)刻度、(12)、(43)為45度刻度、(13)、(23)、(361)為定位孔、(2)為圓環(huán)框、(21)、(36)、(45)、(221)為定位軸承、(22)為第二圓環(huán)框、(3)為中球框、(31)、(41)為框架、(32)為零度基準(zhǔn)圓孔、(33)為鏤空長(zhǎng)孔、(34)、(431)為刻度、(35)為45度基準(zhǔn)圓孔、(37)、(443)為重錘體、(371)、(441)為扣孔、(372)、(444)為螺孔、(373)、(4441)為調(diào)整螺桿、(374)為孔、(38)為激光裝置、(381)為電池、(382)為投射鏡頭、(4)為內(nèi)球框、(44)為容置座、(442)為穿孔、(445)為指南針、(5)為底座、(51)為投射光源、(52)為電池、(6)為電子電路、(61)為訊號(hào)線、(62)為熒幕顯示器、(63)為數(shù)字顯示器、(7)為重錘、(71)為吊線、(72)為待測(cè)物、(8)為測(cè)量裝置、(81)為本體、(82)、(83)為氣泡管、(821)、(831)為氣泡、(822)、(832)為準(zhǔn)位刻度、(9)為重錘指針、(91)為重錘部、(92)為定位軸承。
如附圖4、附圖5、附圖6、附圖9及附圖17所示，本發(fā)明之裝置主要是由外球殼(1)、圓環(huán)框(2)、中球框(3)、內(nèi)球框(4)、基座(5)、重錘體(37)、(443)所組成，其是藉由兩如不倒翁之上輕下重的內(nèi)球框(4)與中球框(3)以定位軸承(45)、(36)依不同軸向?qū)⑵涠ㄎ挥谝粓A環(huán)框(2)內(nèi)，而使該內(nèi)球框(4)與中球框(3)可分別呈X軸及Y軸擺動(dòng)，且該圓環(huán)框(2)是以定位軸承(21)且與中球框(3)之定位軸承(36)呈垂直交叉方向樞設(shè)于基座(5)上的外球殼(1)內(nèi)，藉由內(nèi)球框(4)與中球框(3)分別呈X、Y軸向之同步擺動(dòng)，并同時(shí)與外球殼(1)間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的位移關(guān)系，可由內(nèi)球框(4)、中球框(3)及外球殼(1)頂端所設(shè)的零度基準(zhǔn)刻度(42)、零度基準(zhǔn)圓孔(32)及零度基準(zhǔn)刻度(11)得到一動(dòng)態(tài)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，從而可檢測(cè)出一平面或垂直或傾斜的數(shù)據(jù)，并藉由設(shè)于內(nèi)球框的指南針(445)及基座頂面周緣之方位刻度可同時(shí)檢測(cè)出一傾斜角的方向，其中，該內(nèi)球框(4)上方是為一頂端具有零度基準(zhǔn)刻度(42)且周緣設(shè)有45度刻度(43)及其它刻度(431)的框架(41)，其下方組設(shè)一周緣具有扣孔(441)的半圓容置座(44)，于其內(nèi)則容置一不受磁場(chǎng)影響的重錘體(443)，在該重錘體(443)之頂部平面設(shè)有一指南針(445)，于其外緣兩相對(duì)平衡處各設(shè)有一定位軸承(45)；中球框(3)大于內(nèi)球框(4)，其上方為一頂端具有零度基準(zhǔn)圓孔(32)且周緣設(shè)有45度基準(zhǔn)圓孔(35)及刻度(34)的框架(31)，并在框架(31)上的刻度(34)中央設(shè)有數(shù)個(gè)對(duì)稱的長(zhǎng)形鏤空長(zhǎng)孔(33)，藉以可清楚判讀內(nèi)球框(4)的擺動(dòng)數(shù)據(jù)，中球框(3)的下方組設(shè)一不受磁場(chǎng)影響且周緣具有扣孔(371)的重錘體(37)，并在其外緣與內(nèi)球框(4)定位軸承(45)呈垂直交錯(cuò)的兩對(duì)稱平衡處各設(shè)一定位軸承(36)，以樞設(shè)在一圓環(huán)框(2)的定位孔(23)內(nèi)，而使內(nèi)球框(4)與中球框(3)可分別呈X軸向及Y軸向之?dāng)[動(dòng)，并使其頂端的零度基準(zhǔn)刻度(42)及零度基準(zhǔn)圓孔(32)保持朝上狀態(tài)，在圓環(huán)框(2)與中球框(3)定位軸承(36)垂直交叉的外緣兩側(cè)各設(shè)有一定位軸承(21)，以樞設(shè)于基座(5)上且為Z軸基準(zhǔn)之外球殼(1)內(nèi)，而受內(nèi)球框(4)與中球框(3)所設(shè)重錘體(443)、(37)的牽動(dòng)，而與內(nèi)球框(4)及中球框(3)一體呈X軸方向的擺動(dòng)，此外，在內(nèi)球框(4)及中球框(3)的重錘體(443)、(37)上各設(shè)有一呈垂直交叉的貫穿螺孔(444)、(372)，并在貫穿螺孔(444)、(372)內(nèi)各旋設(shè)一配重調(diào)整螺桿(4441)、(373)，以調(diào)整使X、Y兩軸與Z軸三軸達(dá)到歸零的基準(zhǔn)，外球殼(1)是由上、下兩半圓球殼所組成，在上、下兩半圓球殼的接合面對(duì)稱位置各設(shè)有一定位孔(13)，以供圓環(huán)框(2)的定位軸承(21)穿置定位，在外球殼(1)的頂端設(shè)有零度基準(zhǔn)刻度(11)，并在該零度基準(zhǔn)刻度(11)的十字交叉的球面上設(shè)有45度刻度(12)，外球殼(1)可為透明的，內(nèi)球框(4)、中球框(3)可為透明或不透明或不同顏色的，以表達(dá)明顯，使層次更為分明；基座(5)的一盒體，在其中央位置設(shè)有一圓孔，在其底部設(shè)有一蓋體。藉此裝置，可快速且精確地得到一平面是否傾斜、垂直或水平的數(shù)據(jù)，使外球殼(Z軸)可依循內(nèi)球框(4)(X軸)及中球框(3)(Y軸)的擺動(dòng)軌道測(cè)出平面或角度，而實(shí)現(xiàn)精確的三維空間檢測(cè)。
結(jié)合


本發(fā)明的裝置的實(shí)施例如附圖7、附圖8、附圖10至附圖13所示，當(dāng)待測(cè)物成左右方向5度傾斜時(shí)，測(cè)量其裝置的內(nèi)球框(4)之零度基準(zhǔn)刻度(42)則位于中球框(3)之零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，但此時(shí)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)則位于內(nèi)球框(4)與中球框(3)的左邊偏5度位置或右邊偏5度的位置(即Z軸零度基準(zhǔn)刻度在XX軸上呈X0°+Y0°+Z5°如附圖8所示)，而當(dāng)待測(cè)物成前后方向5度傾斜時(shí)，該內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)則位于中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，但此時(shí)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)則位于內(nèi)球框(4)與中球框(3)的上方(即Z軸零度基準(zhǔn)刻度在YY軸上呈X0°+Y0°+Z5°)或下方偏5度的位置(如附圖11所示)，如附圖8及附圖11所示的X軸的零度基準(zhǔn)刻度(42)與X軸的刻度(431)是隨著內(nèi)球框(4)擺動(dòng)，它呈現(xiàn)在中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)及中球框(3)的長(zhǎng)形鏤空長(zhǎng)孔(33)上的刻度(34)內(nèi)，以不同軸向定位，而于測(cè)試軌道上均可提供各角度的兩者相對(duì)的平面基因，讓Z軸簡(jiǎn)易核讀。當(dāng)待測(cè)物未呈水平狀態(tài)時(shí)，則僅可得到該內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)位于中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，但未對(duì)準(zhǔn)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)(即X0°+Y0°如附圖13所示)，而當(dāng)測(cè)得一平面時(shí)，該內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)則位于中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，同時(shí)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)也同時(shí)與其重疊(即X0°+Y0°+Z0°如附圖12所示)。
如附圖14、附圖15所示，當(dāng)待測(cè)物成左右方向90度垂直時(shí)，該內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)位于中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，但此時(shí)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)則位于內(nèi)球框(4)與中球框(3)的左邊或右邊偏90度的刻度位置(如附圖14所示)，而當(dāng)待測(cè)物成前后方向90度垂直時(shí)，該內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)則位于中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)的中央，但此時(shí)外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)位于內(nèi)球框(4)與中球框(3)的前方或后方偏90度的刻度位置(如附圖15所示)。
如附圖16所示為本發(fā)明之裝置實(shí)施例圖，其是可于每一定位軸承(21)、(36)、(45)處連接一轉(zhuǎn)動(dòng)感測(cè)器(圖中未表示)，并將X、Y及Z軸方向的每一定位軸承(21)、(36)、(45)的轉(zhuǎn)動(dòng)位移數(shù)據(jù)經(jīng)訊號(hào)線(61)連接于電子電路(6)轉(zhuǎn)換成數(shù)字顯示，并連接至建筑物的明顯位置，而可由數(shù)字顯示器(63)或熒幕顯示器(62)上清楚得知X、Y及Z軸的數(shù)據(jù)。
如附圖18、附圖19所示，為本發(fā)明之裝置另一實(shí)施例示意圖，其是保留內(nèi)球框(4)，在其外以一個(gè)第二圓球框(22)代替中球框(3)，該第二圓球框(22)也設(shè)有兩定位軸承(221)，以樞設(shè)于圓環(huán)框(2)內(nèi)，而得到如中球框(3)循Y軸(前后)方向的擺動(dòng)，可藉由內(nèi)球框(4)上的零度基準(zhǔn)刻度(42)及其它刻度(431)與外球殼(1)上的零度基準(zhǔn)刻度(11)達(dá)到相同的功效。
如附圖20、附圖21所示，為本發(fā)明之裝置的再一實(shí)施例示意圖，其是在中球框(3)內(nèi)框設(shè)一也呈X軸(左右)方向擺動(dòng)的重錘指針(9)，該重錘指針(9)的下方則設(shè)有一重錘部(91)，以受地心引力而使重錘指針(9)保持朝上，并藉其兩側(cè)端所設(shè)的定位軸承(92)將重錘指針(9)樞設(shè)于中球框(3)內(nèi)，也可藉外球殼(1)(Z軸)依循該重錘指針(9)(X軸)與中球框(3)(Y軸)的擺動(dòng)軌道而測(cè)出一平面或一傾斜角度。
如附圖22所示，為本發(fā)明之裝置又一實(shí)施例示意圖，其是在基座(5)內(nèi)位于外球殼(1)的底部設(shè)一具有電池(52)的投射光源(51)，當(dāng)內(nèi)球框(4)、中球框(3)皆為透明時(shí)，可藉內(nèi)球框(4)、中球框(3)及外球殼(1)本身之導(dǎo)光，而使通體明亮，更有助于讀取刻度及利于夜間使用。
如附圖23所示，為本發(fā)明之裝置又一實(shí)施例示意圖，其是在內(nèi)球框(4)中央垂直向上設(shè)一具有電池(381)的激光裝置(38)或紅外線，并使該激光裝置(38)或紅外線的頂端穿入內(nèi)球框(4)頂端之孔(374)內(nèi)，以藉由該激光裝置(38)或紅外線頂端的投射鏡頭(382)所發(fā)射的激光光點(diǎn)或紅外線做為零度基準(zhǔn)刻度，而以激光光點(diǎn)或紅外線投射方式與中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)及外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)及其它刻度構(gòu)成明顯的相對(duì)關(guān)系，而實(shí)現(xiàn)另一種更易讀取數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)。
本發(fā)明之裝置可快速、精確地得到一平面或物體是否傾斜、垂直或水平的數(shù)據(jù)，使外球殼(Z軸)可依循內(nèi)球框(X軸)及中球框(Y軸)的擺動(dòng)軌道測(cè)出平面角度，而實(shí)現(xiàn)精確的三維空間檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，其特征在于其判讀檢測(cè)方法是藉由兩如不倒翁之上輕下重的內(nèi)球框與中球框，以定位軸承依不同軸向?qū)⑵涠ㄎ挥谝粓A環(huán)框內(nèi)，而使該內(nèi)球框與中球框可分別呈X軸及Y軸擺動(dòng)，且該圓環(huán)框是以定位軸承且與中球框定位軸承呈垂直交叉的方向樞設(shè)于一設(shè)于基座上的外球殼內(nèi)，藉由內(nèi)球框與中球框分別呈X軸向、Y軸向的同步擺動(dòng)，并同時(shí)與代表Z軸的外球殼同產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)之位移關(guān)系，而可由內(nèi)球框、中球框及外球殼頂端所設(shè)的零度基準(zhǔn)刻度、零度基準(zhǔn)圓孔及零度基準(zhǔn)刻度，再配合內(nèi)球框、中球框及外球殼的周緣所設(shè)的各刻度而得到一動(dòng)態(tài)之基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而可檢測(cè)出一平面或垂直或傾斜的數(shù)據(jù)，使外球殼(Z軸)可依循內(nèi)球框(X軸)及中球框(Y軸)的擺動(dòng)軌道測(cè)出平面或角度，并藉由設(shè)于內(nèi)球框的指南針及基座頂面周緣的方位刻度，而可同時(shí)檢測(cè)出一傾斜角的方向，更藉由上述結(jié)構(gòu)促成內(nèi)球框與中球框兩者的X軸、Y軸可在X軸向軌道上或Y軸向軌道上，在常態(tài)下提供兩者共持的二維平面基因，則使外球殼(Z軸)的零度基準(zhǔn)可依循X、Y軸向軌道上核對(duì)XY二維平面基因而相對(duì)判讀等Z角度，均可在等Z角度修正一平面，又藉指南針可得方向角度。
2.完成權(quán)利要求1所述的一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于它主要是由內(nèi)球框(4)、中球框(3)、外球殼(1)、圓環(huán)框(2)、基座(5)所組成，其結(jié)構(gòu)系藉由兩如不倒翁之上輕下重的內(nèi)球框(4)與中球框(3)以定位軸承(45)、(36)依不同軸向?qū)⑵涠ㄎ挥谝粓A環(huán)框(2)內(nèi)，而使該內(nèi)球框(4)與中球框(3)可分別呈X軸及Y軸擺動(dòng)，且該圓環(huán)框(2)是以定位軸承(21)且與中球框(3)之定位軸承(36)呈垂直交叉方向樞設(shè)于基座(5)上的外球殼(1)內(nèi)；內(nèi)球框(4)上方是為一頂端具有零度基準(zhǔn)刻度(42)且周緣設(shè)有45度刻度(43)及其它刻度(431)的框架(41)，其下方組設(shè)一周緣具有扣孔(441)的半圓容置座(44)，于其內(nèi)則容置一不受磁場(chǎng)影響的重錘體(443)，在該重錘體(443)之頂部平面設(shè)有一指南針(445)，于其外緣兩相對(duì)平衡處各設(shè)有一定位軸承(45)，在重錘體(443)上與定位軸承(45)呈垂直交叉的位置設(shè)有貫穿螺孔(444)，并在該貫穿螺孔(444)內(nèi)旋設(shè)一配重調(diào)整螺桿(4441)以調(diào)整使X軸達(dá)到歸零的基準(zhǔn)；中球框(3)大于內(nèi)球框(4)，其上方為一頂端具有零度基準(zhǔn)圓孔(32)且周緣設(shè)有45度基準(zhǔn)圓孔(35)及刻度(34)的框架(31)，并在框架(31)上的刻度(34)中央設(shè)有數(shù)個(gè)對(duì)稱的長(zhǎng)形鏤空長(zhǎng)孔(33)，藉以可清楚判讀內(nèi)球框(4)的擺動(dòng)數(shù)據(jù)，中球框(3)的下方組設(shè)一不受磁場(chǎng)影響且周緣具有扣孔(371)的重錘體(37)，并在其外緣與內(nèi)球框(4)定位軸承(45)呈垂直交錯(cuò)的兩對(duì)稱平衡處各設(shè)一定位軸承(36)，以樞設(shè)在一圓環(huán)框(2)內(nèi)，在重錘體(37)上與定位軸承(36)呈垂直交叉的位置設(shè)有一貫穿螺孔(372)，并在貫穿螺孔(372)內(nèi)旋設(shè)一配重調(diào)整螺桿(373)以調(diào)整使Y軸達(dá)到歸零的基準(zhǔn)；圓環(huán)框(2)的內(nèi)緣對(duì)稱設(shè)有一對(duì)定位孔(23)，以供中球框(3)的定位軸承(36)定位，在圓環(huán)框(2)與中球框(3)定位軸承(36)呈垂直交叉的外緣兩側(cè)各設(shè)一定位軸承(21)；外殼體(1)是由上、下兩半圓球殼所組成，在上、下兩半圓球殼的接合面兩對(duì)稱位置各設(shè)有一定位孔(13)，以供圓環(huán)框(2)的定位軸承(21)穿置定位，在外球殼(1)的頂端設(shè)有零度基準(zhǔn)刻度(11)，并在該零度基準(zhǔn)刻度(11)的十字交叉的球面上設(shè)有45度刻度(12)；基座(5)為一盒體，在其中央位置設(shè)有一圓孔，在其底部設(shè)有一蓋體。
3.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的內(nèi)球框(4)、中球框(3)及圓環(huán)框(2)所設(shè)的每一定位軸承(21)、(36)、(45)處連接一轉(zhuǎn)動(dòng)感測(cè)器，并將X、Y及Z軸方向的每一定位軸承(21)、(36)、(45)的轉(zhuǎn)動(dòng)位移數(shù)據(jù)經(jīng)訊號(hào)線(61)連接于電子電路(6)轉(zhuǎn)換成數(shù)學(xué)顯示，而可由數(shù)字顯示器(63)或熒幕顯示器(62)上清楚得知X、Y及Z軸的數(shù)據(jù)。
4.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的內(nèi)球框(4)外以一第二圓環(huán)框(22)代替中球框(3)，該第二圓環(huán)框(22)也設(shè)有兩定位軸承(221)，以樞設(shè)于圓環(huán)框(2)內(nèi)，而得到如中球框(3)循Y軸(前后)方向的擺動(dòng)。
5.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的在中球框(3)內(nèi)框設(shè)一也呈X軸(左右)方向擺動(dòng)的重錘指針(9)，該重錘指針(9)的下方則設(shè)有一重錘部(91)，以受地心引力而使重錘指針(9)保持朝上，并藉其兩側(cè)端所設(shè)的定位軸承(92)將重錘指針(9)樞設(shè)于中球框(3)內(nèi)，也可藉外球殼(1)(Z軸)依循該重錘指針(9)(X軸)與中球框(3)(Y軸)的擺動(dòng)軌道而測(cè)出一平面或一傾斜角度。
6.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的在基座(5)內(nèi)位于外球殼(1)的底部設(shè)一具有電池(52)的投射光源(51)，當(dāng)內(nèi)球框(4)、中球框(3)皆為透明時(shí)，可藉內(nèi)球框(4)、中球框(3)及外球殼(1)本身之導(dǎo)光，而使通體明亮，有助于讀取刻度及利于夜間使用。
7.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的在內(nèi)球框(4)中央垂直向上設(shè)一具有電池(381)的激光裝置(38)或紅外線，并使該激光裝置(38)或紅外線的頂端穿入內(nèi)球框(4)頂端之孔(374)內(nèi)，以藉由該激光裝置(38)或紅外線頂端的投射鏡頭(382)所發(fā)射的激光光點(diǎn)或紅外線做為零度基準(zhǔn)刻度，而以激光光點(diǎn)或紅外線投射方式與中球框(3)的零度基準(zhǔn)圓孔(32)及外球殼(1)的零度基準(zhǔn)刻度(11)及其它刻度構(gòu)成明顯的相對(duì)關(guān)系。
8.按照權(quán)利要求2所述的完成一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法所用的裝置，其特征在于所說(shuō)的外球殼(1)可為透明的，內(nèi)球框(4)、中球框(3)可為透明或不透明或不同顏色的。
9.按照權(quán)利要求1所述的一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，其特征在于所說(shuō)的檢測(cè)方法可依任何機(jī)械結(jié)構(gòu)措施表達(dá)完成，以不同的軸承定位的演變，而可達(dá)到X軸的零度基準(zhǔn)與Y軸的零度基準(zhǔn)兩者在X軸向軌道上及Y軸向軌道上，共持X0°+Y0°的二維平面基因，則使Z軸的Z0°可依循軌道上去核對(duì)二維平面基因，而可判讀修正一平面的X0°+Y0°+Z0°及X0°+Y0°+Z5°及其它Z角度，又依指南針而得知方向角度。
10.按照權(quán)利要求1所述的一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，其特征在于所說(shuō)的由內(nèi)球框(4)的零度基準(zhǔn)刻度(42)及周緣所設(shè)的刻度(43)、(431)代表X軸的X0°，中球框(3)的零度基準(zhǔn)刻度(32)及周緣所設(shè)的刻度(35)、(34)代表Y軸Y0°，該兩者在不同軸向擺動(dòng)，而在靜止時(shí)能在軌道上共持X0°+Y0°同步的平面基因，在軌道上任何度數(shù)均可提供，該平面基因讓基座(5)上固定的外球殼(1)(Z軸)的零度基準(zhǔn)刻度(11)根據(jù)軌道上的X0°+Y0°的平面基因，而可相對(duì)判讀各角度的平面而獲得X0°+Y0°+Z0°之水平或X0°+Y0°+Z5°及其它角度。
11.按照權(quán)利要求1所述的一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，其特征在于所說(shuō)的基座(5)上固定的外球殼(1)(Z軸)上的零度基準(zhǔn)刻度(11)是在內(nèi)球框(4)與中球框(3)兩者所共持X0°+Y0°的平面上，以定位軸承(45)、(36)定位演變，達(dá)到X、Y、Z軸三者作規(guī)則性的在軸向軌道上，代表X0°+Y0°+Z0°的精神領(lǐng)域，于常態(tài)下能互相約束完成它們的使令，而又于非常態(tài)下能自我篩檢論判，分辨幾何原因故障的所在可由外球殼(1)(Z軸)上的刻度可檢測(cè)相對(duì)情形而得知，且可利用配重調(diào)整螺桿(4441)、(373)在X軸或Y軸的螺孔(444)、(372)作修整。
12.按照權(quán)利要求1或2所述的一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置，其特征在于所說(shuō)的本發(fā)明可用于方向儀上，而使指南針永遠(yuǎn)呈水平狀態(tài)，以可使指南針保持正常功效。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種X、Y、Z軸相對(duì)判讀檢測(cè)方法及其裝置,其主要是藉由兩如不倒翁之上輕下重的內(nèi)球框(4)與中球框(3)以定位軸承(45)、(36)依不同軸向?qū)⑵涠ㄎ挥谝粓A環(huán)框(2)內(nèi),而使該內(nèi)球框(4)與中球框(3)可分別呈X軸及Y軸擺動(dòng),而于靜止時(shí),提供X軸及Y軸兩者之XO°+YO°的基準(zhǔn)平面,Z軸根據(jù)平面基準(zhǔn),而可相對(duì)判讀各角度的平面數(shù)據(jù),可檢測(cè)出一平面或垂直或傾斜的數(shù)據(jù),同時(shí)藉由設(shè)于內(nèi)球框的指南針(445)可得知一傾斜角的方位。
文檔編號(hào)G01B21/00GK1210254SQ9810084
公開(kāi)日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1998年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月24日
發(fā)明者李秋山 申請(qǐng)人:李秋山