專利名稱：隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大地測(cè)量裝置，特別是一種隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
在隧道等限界檢測(cè)中，為了詳細(xì)、客觀地描繪測(cè)量對(duì)象以便科學(xué)地指導(dǎo)施工，往往要加大測(cè)量點(diǎn)密度，通常每個(gè)斷面要求測(cè)量上百個(gè)點(diǎn)甚至更多，同時(shí)，為了提高測(cè)量效率和保證安全，又要求每個(gè)斷面的測(cè)量時(shí)間越短越好。
現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量控制裝置一般采用二種實(shí)施方案間歇測(cè)量和連續(xù)測(cè)量。間歇測(cè)量是指激光測(cè)距儀測(cè)頭每轉(zhuǎn)到一個(gè)測(cè)量點(diǎn)就停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)量該位置對(duì)應(yīng)測(cè)量目標(biāo)的距離，測(cè)距完畢后再驅(qū)動(dòng)測(cè)頭轉(zhuǎn)動(dòng)到下一測(cè)量點(diǎn)。該測(cè)量方式可以保證測(cè)量精度，但由于每次必須停下來測(cè)量，測(cè)量速度很慢，效率低，不適合高密度點(diǎn)測(cè)量情況。連續(xù)測(cè)量是指激光測(cè)距儀測(cè)頭邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量，該測(cè)量方式雖然提高了測(cè)量效率，但測(cè)量誤差較大。這是因?yàn)榧す鉁y(cè)距儀的測(cè)距時(shí)間是不確定的，受距離和目標(biāo)環(huán)境影響，有時(shí)測(cè)量一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間較長。當(dāng)測(cè)距時(shí)間較長時(shí)，由于激光測(cè)距儀測(cè)頭一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，激光將在目標(biāo)上掃過很長距離，這時(shí)所測(cè)到的距離已不是某個(gè)點(diǎn)，因此導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。一種測(cè)量速度高、能保證測(cè)量精度且成本低的隧道限界檢測(cè)控制裝置一直是人們追求的目標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，通過將間歇測(cè)量和連續(xù)測(cè)量有機(jī)結(jié)合起來，有效解決現(xiàn)有技術(shù)單一測(cè)量方式存在的技術(shù)問題，在保證測(cè)量精度前提下，對(duì)高密度點(diǎn)的測(cè)量速度明顯高于同檔次的測(cè)量儀器，同時(shí)還具有低成本等特點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度編碼器和測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)距離的激光測(cè)距儀，所述角度編碼器和激光測(cè)距儀固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最終轉(zhuǎn)動(dòng)部分上，還包括控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)微處理器，所述計(jì)算機(jī)微處理器分別與所述角度編碼器、激光測(cè)距儀和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
所述計(jì)算機(jī)微處理器包括距離采集模塊、角度采集模塊、存儲(chǔ)模塊和控制模塊，所述距離采集模塊分別與激光測(cè)距儀和控制模塊連接，所述角度采集模塊分別與角度編碼器和控制模塊連接，所述控制模塊還與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和存儲(chǔ)模塊連接。
所述控制模塊為單片機(jī)89C55WD，其TXD、RXD腳通過距離采集模塊連接所述激光測(cè)距儀，其INT0、INT1腳通過角度采集模塊連接所述角度編碼器，其P1.0、P1.1腳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述角度采集模塊為正交編碼脈沖及細(xì)分電路。
本實(shí)用新型基于測(cè)量速度和精度兩方面考慮，在從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，提出了一種新型的用于隧道等限界檢測(cè)的快速測(cè)量裝置，根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng)弱智能地調(diào)整測(cè)量速度，也就是說，在保證精度的前提下提高測(cè)量速度。
本實(shí)用新型技術(shù)方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思是根據(jù)隧道等限界檢測(cè)的特點(diǎn)，人們關(guān)心的是所測(cè)對(duì)象的整體輪廓，而不是某個(gè)點(diǎn)的細(xì)節(jié)，因此在較短的時(shí)間內(nèi)，激光在目標(biāo)上掃過的地方到激光測(cè)距儀測(cè)頭的距離不會(huì)有突變，這樣就可以用較短時(shí)間內(nèi)激光在目標(biāo)上掃過的線來代替目標(biāo)上某個(gè)點(diǎn)，這條線越短就越趨近于所測(cè)點(diǎn)，測(cè)量精度也就越高。根據(jù)所要求的測(cè)量精度，可以設(shè)定這條線的上限L0設(shè)激光測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)角度為θ，當(dāng)θ很小時(shí)，有L＝R×θ，其中，L為激光測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)角度θ時(shí)激光在目標(biāo)上掃過的長度，R為激光測(cè)距儀測(cè)頭到所測(cè)目標(biāo)的距離。根據(jù)所要求的測(cè)量精度，激光測(cè)距儀邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量條件是L≤L0，也就是R×θ≤L0，即θ≤L0R·]]>如果激光測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)的角速度(即轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的角速度)為ω，則有θ＝ω×t，其中t為激光測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)角度θ所用的時(shí)間，這樣邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量條件為t≤L0ω×R·]]>上式中的R為目標(biāo)點(diǎn)的距離，根據(jù)隧道等限界檢測(cè)的特點(diǎn)，所測(cè)目標(biāo)相鄰較近兩點(diǎn)的距離差異不大，因此在高密度點(diǎn)測(cè)量情況下，可以用上一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的距離作為當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)的參考距離進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際上，激光測(cè)距儀旋轉(zhuǎn)的角速度為ω在整個(gè)測(cè)量過程中不是恒定的，但在足夠短的時(shí)間內(nèi)可以看成是定值。本實(shí)用新型采用在每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量之前，通過在短時(shí)間Δt內(nèi)測(cè)量激光測(cè)距儀的旋轉(zhuǎn)角度Δθ，可以計(jì)算出ω=ΔθΔt·]]>從上述邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量條件可以看出，如果所測(cè)量的目標(biāo)反射信號(hào)較強(qiáng)，測(cè)量其距離的測(cè)距時(shí)間就較短，當(dāng)測(cè)距時(shí)間小于或等于 時(shí)，就可以邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量；反之，如果所測(cè)量的目標(biāo)反射信號(hào)較弱，測(cè)距時(shí)間就較長，當(dāng)測(cè)距時(shí)間大于 時(shí)，說明激光測(cè)距儀不能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成測(cè)量，或邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量方式的測(cè)量結(jié)果將導(dǎo)致較大的誤差，因此激光測(cè)距儀應(yīng)停下來測(cè)量。
本上述技術(shù)構(gòu)思下，實(shí)用新型包括高精度激光測(cè)距儀、高精度角度編碼器、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)微處理器，通過精確地測(cè)量距離和角度，采用計(jì)算機(jī)微處理器實(shí)時(shí)控制方式實(shí)現(xiàn)了將間歇測(cè)量和連續(xù)測(cè)量有機(jī)結(jié)合起來，在保證測(cè)量精度前提下，利用低成本驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)測(cè)量速度的智能調(diào)整。本實(shí)用新型在高密度點(diǎn)測(cè)量情況下，其測(cè)量速度明顯高于同檔次的利用傳統(tǒng)方法測(cè)量的儀器，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)微處理器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)微處理器電路圖。
附圖標(biāo)記說明1-轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 2-角度編碼器； 3-激光測(cè)距儀；4-計(jì)算機(jī)微處理器；41-距離采集模塊；42-角度采集模塊；43-存儲(chǔ)模塊； 44-控制模塊；11-直流電機(jī)。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、角度編碼器2、激光測(cè)距儀3和計(jì)算機(jī)微處理器4。其中，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1是大地測(cè)量儀器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件，通過連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)大地測(cè)量儀器上的測(cè)量部件測(cè)量隧道斷面；角度編碼器2高精度地測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)微處理器4；為避免機(jī)械傳遞導(dǎo)致的定位誤差，本實(shí)用新型將角度編碼器2直接固定在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的最終轉(zhuǎn)動(dòng)部分上，采用四細(xì)分以獲得更高的精度；激光測(cè)距儀3直接固定在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的最終轉(zhuǎn)動(dòng)部分上，由轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，依次測(cè)量隧道斷面上目標(biāo)點(diǎn)的距離，并將距離數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)微處理器4；計(jì)算機(jī)微處理器4是本實(shí)用新型的核心，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)鎖定目標(biāo)點(diǎn)，記錄測(cè)量數(shù)據(jù)并通過控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)來對(duì)上述整個(gè)測(cè)量過程進(jìn)行控制。
本實(shí)用新型的工作過程為計(jì)算機(jī)微處理器4根據(jù)操作員輸入的測(cè)量范圍和測(cè)量點(diǎn)數(shù)，計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)的角度位置數(shù)據(jù)，在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)激光測(cè)距儀3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角度編碼器2實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的轉(zhuǎn)動(dòng)角度(也是激光測(cè)距儀3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度)，并將角度數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)微處理器4；當(dāng)計(jì)算機(jī)微處理器4判斷轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)的角度位置時(shí)，計(jì)算機(jī)微處理器4控制激光測(cè)距儀3測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的距離，獲得該目標(biāo)點(diǎn)的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)；重復(fù)上述過程，直到所有目標(biāo)點(diǎn)的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)測(cè)量完成，這些極坐標(biāo)數(shù)據(jù)所描繪的就是隧道的限界，后續(xù)利用圖象處理軟件就能迅速得到隧道斷面圖。
上述激光測(cè)距儀3測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)距離過程中，現(xiàn)有技術(shù)一般采用單一的間歇測(cè)量或連續(xù)測(cè)量方式，本實(shí)用新型則通過計(jì)算機(jī)微處理器4的控制將間歇測(cè)量和連續(xù)測(cè)量有機(jī)結(jié)合起來，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)單一測(cè)量方式存在的技術(shù)問題。具體地，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)激光測(cè)距儀3轉(zhuǎn)動(dòng)到接近目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，計(jì)算機(jī)微處理器4計(jì)算激光測(cè)距儀3掃過目標(biāo)點(diǎn)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t，并控制激光測(cè)距儀3開始測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的距離，當(dāng)激光測(cè)距儀3在上述轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)完成距離測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)微處理器4則記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，激光測(cè)距儀3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)到下一目標(biāo)點(diǎn)；當(dāng)激光測(cè)距儀3在上述轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)沒有完成距離測(cè)量時(shí)，計(jì)算機(jī)微處理器4則控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1停止，激光測(cè)距儀3則靜止進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)距離測(cè)量，測(cè)量完畢后計(jì)算機(jī)微處理器4再控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1開始轉(zhuǎn)動(dòng)，偏轉(zhuǎn)到下一目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量。本實(shí)用新型上述技術(shù)方案的核心是通過對(duì)距離和角度的精確測(cè)量，按照目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量時(shí)反射信號(hào)的強(qiáng)弱智能地選擇是邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量還是停下來測(cè)量，因此其測(cè)量速度要高于傳統(tǒng)的每次必須停下來測(cè)量的方法，而測(cè)量精度又高于傳統(tǒng)的邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量方式，從而達(dá)到了在保證精度的前提下快速測(cè)量的目的。
圖2為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)微處理器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，計(jì)算機(jī)微處理器4包括距離采集模塊41、角度采集模塊42、存儲(chǔ)模塊43和控制模塊44，其中距離采集模塊41分別與激光測(cè)距儀3和控制模塊44連接，用于將激光測(cè)距儀3采集的距離數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊44；角度采集模塊42分別與角度編碼器2和控制模塊44連接，用于將角度編碼器2采集的角度數(shù)據(jù)發(fā)送給控制模塊44；控制模塊44分別與距離采集模塊41、角度采集模塊42、存儲(chǔ)模塊43和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1連接，用于將距離數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊43，計(jì)算激光測(cè)距儀3的旋轉(zhuǎn)角速度ω和激光測(cè)距儀3掃過目標(biāo)點(diǎn)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t，并判斷激光測(cè)距儀3在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)是否完成了距離測(cè)量，如果激光測(cè)距儀3在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)沒有完成距離測(cè)量，控制模塊44則控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1停止，等待激光測(cè)距儀3測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)距離，當(dāng)距離測(cè)量完畢時(shí)，控制模塊44控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1開始轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行下一目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量。
上述技術(shù)方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、控制模塊44、角度采集模塊42、角度編碼器2和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的連接構(gòu)成一閉環(huán)控制回路，實(shí)現(xiàn)角度位置實(shí)時(shí)跟蹤和定位，因此也可以稱之為位置定位系統(tǒng)。也可以說，本實(shí)用新型對(duì)角度位置的定位實(shí)際是由計(jì)算機(jī)微處理器控制角度編碼器來實(shí)現(xiàn)的。
下面通過隧道限界測(cè)量的具體過程詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
假設(shè)本實(shí)用新型的測(cè)量起始角度為θ1，測(cè)量終止角度為θN，并設(shè)置測(cè)量點(diǎn)數(shù)為N，則目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量角度間隔為θ，且θ=θN-θ1-1,]]>因此目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)角度依次是θ1＝θ1、θ2＝θ1+θ、θ3＝θ2+θ、...、θN＝θN-1+θ，上述數(shù)據(jù)被輸入到計(jì)算機(jī)微處理器4中。假設(shè)測(cè)量開始時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1正好停止在起始角度為θ1。實(shí)際上，測(cè)量起始狀態(tài)也可以是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
步驟1、控制模塊44向激光測(cè)距儀3發(fā)出控制信號(hào)，激光測(cè)距儀3開始測(cè)量當(dāng)前目標(biāo)點(diǎn)的距離；測(cè)量完畢后，控制模塊44通過距離采集模塊41接收距離數(shù)據(jù)，并發(fā)送給存儲(chǔ)模塊43儲(chǔ)存；控制模塊44此時(shí)設(shè)置M＝2；步驟2、控制模塊44向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1發(fā)出開始轉(zhuǎn)動(dòng)的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)激光測(cè)距儀3向下一目標(biāo)角度偏轉(zhuǎn)；步驟3、當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1轉(zhuǎn)到θM-Δ角度時(shí)，即轉(zhuǎn)到下一目標(biāo)角度θM超前角度Δ時(shí)，控制模塊44通過角度編碼器2測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1轉(zhuǎn)動(dòng)一設(shè)定角度Δθ的時(shí)間Δt，然后控制模塊44計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的旋轉(zhuǎn)角速度ω，ω=ΔθΔt,]]>其中超前角度Δ和設(shè)定角度Δθ均為預(yù)先設(shè)定的角度，Δ＜Δθ；步驟4、控制模塊44進(jìn)一步計(jì)算激光測(cè)距儀3在經(jīng)過目標(biāo)角度θM時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t，t=L0ω×RM-1,]]>其中L0為根據(jù)測(cè)量精度要求預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)距離，RM-1為前一目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量的距離，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t實(shí)際上是激光在目標(biāo)角度θM對(duì)應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)上掃過距離L0所需要的時(shí)間；步驟5、當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1轉(zhuǎn)到目標(biāo)角度θM時(shí)，控制模塊44控制激光測(cè)距儀3開始采集目標(biāo)角度θM對(duì)應(yīng)目標(biāo)點(diǎn)的距離RM，如果激光測(cè)距儀3在步驟4中的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間t內(nèi)完成了距離采集則執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7；步驟6、激光測(cè)距儀3采集的距離數(shù)據(jù)通過距離采集模塊41發(fā)送給控制模塊44，存儲(chǔ)模塊43記錄目標(biāo)角度θM和目標(biāo)距離RM；控制模塊44判斷測(cè)量點(diǎn)完成情況，如果M＜N，令M＝M+1，執(zhí)行步驟3；否則執(zhí)行步驟8；步驟7、控制模塊44控制轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1停止運(yùn)動(dòng)，等待激光測(cè)距儀3采集距離數(shù)據(jù)；激光測(cè)距儀3測(cè)量完畢后，其采集的距離數(shù)據(jù)通過距離采集模塊41發(fā)送給控制模塊44，存儲(chǔ)模塊43記錄目標(biāo)角度θM和目標(biāo)距離RM；控制模塊44判斷測(cè)量點(diǎn)完成情況，如果M＜N，令M＝M+1，執(zhí)行步驟2；否則執(zhí)行步驟8；步驟8、測(cè)量完畢。
上述測(cè)量過程中，超前角度Δ可以設(shè)置為0.1～0.3度，因?yàn)棣ず苄?，θM處和θM-Δθ處旋轉(zhuǎn)角速度ω可認(rèn)為是一樣的；計(jì)算角速度ω時(shí)的設(shè)定角度Δθ可以設(shè)置為0.0 5～0.0 8度，基準(zhǔn)距離L0可以設(shè)置為10～15厘米。
圖3為本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)微處理器電路圖?？刂颇K44采用單片機(jī)89C55WD，其中單片機(jī)89C55WD的TXD、RXD腳通過距離采集模塊41連接激光測(cè)距儀3，INT0、INT1腳通過角度采集模塊42連接角度編碼器2，P1.0、P1.1腳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1。具體地，距離采集模塊41采集激光測(cè)距儀3的距離值并轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，通過TXD和RXD腳與單片機(jī)89C55WD進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；本實(shí)施例中，角度采集模塊42為正交編碼脈沖及細(xì)分電路，正交編碼脈沖及細(xì)分電路對(duì)增量式角度碼盤的正交編碼脈沖進(jìn)行解碼并細(xì)分，產(chǎn)生較高分辨率的角度變化脈沖及角度旋轉(zhuǎn)的方向信號(hào)，通過INT0和INT1腳與單片機(jī)89C55WD進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該正交編碼脈沖及細(xì)分電路對(duì)角度變化進(jìn)行四細(xì)分，本實(shí)施例采用2500線的碼盤四細(xì)分得到10000線分辨率，轉(zhuǎn)換成角度分辨率為0.036度。按照轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以每3分鐘一轉(zhuǎn)的的速度計(jì)算，單片機(jī)89C55WD的角度采樣速度約為18毫秒/次。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1是在直流電機(jī)11帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)的，單片機(jī)89C55WDP1.0、P1.1腳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制直流電機(jī)11的正、反向運(yùn)動(dòng)。單片機(jī)89C55WD采用傳統(tǒng)的讀寫外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的方法來存取數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)模塊43為一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于記錄距離、角度測(cè)量參數(shù)和存放系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。另外，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路、鍵盤電路以及LCD顯示電路都采用傳統(tǒng)的方法來設(shè)計(jì)的，這里不再一一介紹。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度編碼器和測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)距離的激光測(cè)距儀，所述角度編碼器和激光測(cè)距儀固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最終轉(zhuǎn)動(dòng)部分上，其特征在于，還包括控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)微處理器，所述計(jì)算機(jī)微處理器分別與所述角度編碼器、激光測(cè)距儀和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)微處理器包括距離采集模塊、角度采集模塊、存儲(chǔ)模塊和控制模塊，所述距離采集模塊分別與激光測(cè)距儀和控制模塊連接，所述角度采集模塊分別與角度編碼器和控制模塊連接，所述控制模塊還與所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和存儲(chǔ)模塊連接。
3.如權(quán)利要求2所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述控制模塊為單片機(jī)89C55WD。
4.如權(quán)利要求3所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)89C55WD的TXD、RXD腳通過距離采集模塊連接所述激光測(cè)距儀。
5.如權(quán)利要求3所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)89C55WD的INT0、INT1腳通過角度采集模塊連接所述角度編碼器。
6.如權(quán)利要求3所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述單片機(jī)89C55WD的P1.0、P1.1腳通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求2或5所述的隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，其特征在于，所述角度采集模塊為正交編碼脈沖及細(xì)分電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種隧道限界檢測(cè)快速測(cè)量裝置，包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、測(cè)量所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度編碼器和測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)距離的激光測(cè)距儀，所述角度編碼器和激光測(cè)距儀固定在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的最終轉(zhuǎn)動(dòng)部分上，還包括控制所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)微處理器，所述計(jì)算機(jī)微處理器分別與所述角度編碼器、激光測(cè)距儀和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接。本實(shí)用新型根據(jù)隧道等限界檢測(cè)的特點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)微處理器實(shí)時(shí)控制方式實(shí)現(xiàn)了將間歇測(cè)量和連續(xù)測(cè)量的有機(jī)結(jié)合，根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)測(cè)量時(shí)的反射信號(hào)強(qiáng)弱智能地調(diào)整測(cè)量速度，在保證精度的前提下提高了測(cè)量速度，使測(cè)量速度明顯高于同檔次的利用傳統(tǒng)方法測(cè)量的儀器，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、成本低。
文檔編號(hào)G01C7/00GK2911606SQ20062011803
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者陳明培 申請(qǐng)人:北京光電技術(shù)研究所