專(zhuān)利名稱(chēng):便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀的制作方法
本發(fā)明涉及一種用激光量測(cè)建筑物或洞穴輪廓斷面，特別是鐵路隧道斷面的儀器。
對(duì)施工中的隧道進(jìn)行及時(shí)、快速和精確的斷面檢測(cè)是當(dāng)前隧道施工中質(zhì)量控制、降低成本、加快速度的重要環(huán)節(jié)。特別是噴射混凝土襯砌斷面，對(duì)它的形狀和厚度的控制測(cè)量已成為應(yīng)用該項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。為此各國(guó)相繼研制了不同類(lèi)型便攜式隧道斷面測(cè)量?jī)x，如日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)昭52-7267用環(huán)形凸透鏡環(huán)向光源的攝影測(cè)量?jī)x，需經(jīng)過(guò)攝影、沖洗、誤差校正、判讀繪圖及計(jì)算等一系列工序才能得到斷面參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工序繁雜;法國(guó)S、B、S隧道輪廓測(cè)量?jī)x和日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JRS 78358-2C-12 ARI投影改良型隧道斷面測(cè)量?jī)x，分別采用He-Ne激光器和白熾光作光源，量測(cè)作業(yè)需經(jīng)過(guò)人工逐點(diǎn)對(duì)焦，讀數(shù)記錄，計(jì)算繪圖，才能得到所需參數(shù)，使用復(fù)雜，測(cè)量速度慢;瑞士安貝格(Amberg)測(cè)量技術(shù)公司研制的AMT隧道斷面自動(dòng)測(cè)量?jī)x采用了三角交會(huì)原理測(cè)量斷面，並配備臺(tái)式計(jì)算機(jī)控制測(cè)量並進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了斷面測(cè)量自動(dòng)化。按照三角測(cè)量的測(cè)量原理，當(dāng)角度超過(guò)一定值時(shí)，測(cè)角的微小變化對(duì)測(cè)角的正切值反應(yīng)敏感，為此，上述測(cè)量機(jī)械的基線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)1.5m，使主機(jī)體積龐大，整機(jī)重量超過(guò)100公斤，臺(tái)式計(jì)算機(jī)必須隨主機(jī)進(jìn)入作業(yè)區(qū)，操作復(fù)雜，而且對(duì)測(cè)量區(qū)的濕度、溫度、粉塵環(huán)境都有一定要求，整機(jī)耗電數(shù)百瓦，必須交流供電。
本發(fā)明的目的是提供一種輕便、快速、高精度的斷面量測(cè)儀。針對(duì)前述儀器存在的問(wèn)題，固定較小的基線長(zhǎng)度，采取測(cè)角伺服跟蹤頭和測(cè)角三級(jí)復(fù)位與門(mén)的裝置提高測(cè)角和接收裝置的精度。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種包括激光發(fā)射器2、激光接收測(cè)角、激光掃瞄控制器6、微機(jī)控制與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)31、整機(jī)水準(zhǔn)與轉(zhuǎn)向裝置、電源等系統(tǒng)的激光隧道斷面量測(cè)儀，激光束投影到被量測(cè)物體上的目標(biāo)光斑C經(jīng)過(guò)接收鏡頭3，聚焦后在音叉振子57上產(chǎn)生激光象點(diǎn)80，音叉振子57和狹縫片79在狹縫振子電路59和振子線圈56的作用下產(chǎn)生等幅振蕩Z波形，不斷對(duì)激光象點(diǎn)80進(jìn)行阻切，使光電倍增管58輸出交變信號(hào)J，Z和J波形經(jīng)前置放大器60放大后送到相敏檢波器74進(jìn)行比較，輸出直流跟蹤電平，經(jīng)直流放大器73、伺服功率放大器72后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)42;它帶動(dòng)測(cè)角可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37構(gòu)成一級(jí)光電接收器61，安裝在伺服電機(jī)42上的測(cè)角驅(qū)動(dòng)齒輪44通過(guò)測(cè)角中間變速齒輪付46聯(lián)結(jié)測(cè)角末級(jí)齒輪45，構(gòu)成二級(jí)光電接收器，末級(jí)扇形蝸輪付19、20構(gòu)成三級(jí)光電接收器63，形成安裝在傳動(dòng)系統(tǒng)上，能提高精度的三級(jí)光電盤(pán)脈沖計(jì)數(shù)和復(fù)位裝置。
在脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的測(cè)角可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37上設(shè)置了二排相位差為90°的光電孔a2、a3和復(fù)位孔a1，一級(jí)光電接收器61發(fā)出A1、A2、A3脈沖，其中的A2、A3脈沖通過(guò)測(cè)角脈沖辨向電路68進(jìn)入微機(jī)31計(jì)數(shù)。在整機(jī)測(cè)角范圍的某一特定位置設(shè)置了三級(jí)光電復(fù)位置數(shù)機(jī)構(gòu)，光電接收鏡頭3每一周期運(yùn)轉(zhuǎn)到這個(gè)位置就向微機(jī)31送出一個(gè)精確的置數(shù)脈沖，測(cè)角脈沖就在這個(gè)置數(shù)角的基礎(chǔ)上進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。用微機(jī)31上設(shè)置的十六位二進(jìn)制復(fù)位置數(shù)開(kāi)關(guān)90進(jìn)行微調(diào)，維修并校核復(fù)位至特定位置。
傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)傳動(dòng)鏈，其中測(cè)角中間變速齒輪付46，測(cè)角末級(jí)齒輪45為漸開(kāi)線圓柱齒輪，末級(jí)為精密扇形蝸輪付19、20，采用五級(jí)蝸輪，在蝸輪20上設(shè)一組消回差拉力彈簧22，控制傳動(dòng)鏈末級(jí)回旋角誤差δ0;
安裝在傳動(dòng)系統(tǒng)上的脈沖復(fù)位裝置中的三級(jí)光電復(fù)位電路包括一級(jí)光電接收器61接收，由可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37上的復(fù)位孔a1輸出的復(fù)位脈沖A1，由二級(jí)光電接收器62中的b光孔輸出的復(fù)位脈沖B，通過(guò)三級(jí)光電接收器63中的遮斷光孔c輸出的復(fù)位脈沖C在三級(jí)復(fù)位與門(mén)67處匯合，輸出一個(gè)特定復(fù)位脈沖，進(jìn)入微機(jī)31，由復(fù)位脈沖寬度直接控制復(fù)位精度;
激光發(fā)射系統(tǒng)采用小功率He-Ne激光管，直接置于掃描軸腔中，兩端用主動(dòng)螺釘和被動(dòng)頂錐調(diào)整激光管光軸位置，接收的激光信號(hào)經(jīng)前置放大器60后通過(guò)自動(dòng)增益放大器69進(jìn)行信號(hào)的平衡，使發(fā)射功率相差102-103倍的接收信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益放大器69后均能可靠接收，為了增加對(duì)外界背景雜散光的抗干擾能力，在接收鏡頭3內(nèi)設(shè)置了干涉濾光片55，在測(cè)角伺服跟蹤頭21內(nèi)增加了激光信號(hào)自動(dòng)搜索電路76，一旦鏡頭未對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)光斑C，自動(dòng)搜索電路76會(huì)命令伺服電機(jī)功率放大器72使伺服電機(jī)42脫離信號(hào)控制并使測(cè)角伺服跟蹤頭21作俯仰搜索運(yùn)動(dòng)，為了改善測(cè)角伺服跟蹤頭21在跟蹤伺服中的過(guò)沖振蕩現(xiàn)象，設(shè)置測(cè)角反饋測(cè)速電機(jī)43，它與測(cè)角伺服電機(jī)42同軸，微機(jī)31通過(guò)電平變換器71對(duì)伺服電平振蕩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)控制最精確的測(cè)角采樣位置和時(shí)間。
激光掃描系統(tǒng)由掃描傳動(dòng)蝸輪付33、48，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和二級(jí)光電復(fù)位盤(pán)34和49等構(gòu)件組成，蝸輪48是由主付片組成的消回差結(jié)構(gòu)，用連軸器連接步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和掃描蝸桿33、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32與微機(jī)31聯(lián)結(jié)。
激光掃描復(fù)位系統(tǒng)包括二級(jí)復(fù)位光電盤(pán)65、66中的輸出復(fù)位脈沖D、E在兩級(jí)復(fù)位與門(mén)70處匯合，輸出一個(gè)復(fù)位脈沖進(jìn)入微機(jī)31。
轉(zhuǎn)向裝置由激光發(fā)射器支架10，五棱鏡變位軸85、五棱鏡定位彈簧84、五棱鏡固定架及五棱鏡54構(gòu)成的激光束直角發(fā)射和水平發(fā)射轉(zhuǎn)向裝置，作斷面測(cè)量時(shí)激光束直角發(fā)射，在作校驗(yàn)激光束同軸度，前后視對(duì)點(diǎn)和粗精度水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)采用水平發(fā)射激光束。
輸出系統(tǒng)包括掃描角顯示14，測(cè)量距離顯示15，打印機(jī)7。
控制器6與微機(jī)31直接聯(lián)接。由停止鍵86、測(cè)掃鍵87、正掃鍵80、逆掃鍵89、微機(jī)復(fù)位鍵90、舍點(diǎn)鍵91、速度鍵92組成。二位撥碼盤(pán)16為人工指令予置測(cè)角采樣密度輸入函數(shù)。
抗干擾電路包括相敏檢波器74中振子頻率與交直流電源頻率不同步，并設(shè)置帶通濾波器，使與相敏檢波頻率無(wú)關(guān)的信號(hào)不能進(jìn)入伺服系統(tǒng)。
本發(fā)明具有下述特點(diǎn)(1)整機(jī)包括電源、三腳架總重量33公斤，三人可以完成全部作業(yè)。
(2)測(cè)量一個(gè)斷面的準(zhǔn)備操作工作僅需10～12分鐘，操作簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)直觀。
(3)可以應(yīng)用于隧道、地下工程、電氣化鐵路接觸網(wǎng)架設(shè)施工定位等的測(cè)量，以及其它洞穴輪廓和設(shè)備定位的非接觸測(cè)量。
(4)測(cè)量對(duì)象可以是炭質(zhì)頁(yè)巖、煤層、及其他反光率很低的圍巖或襯砌。
圖1激光隧道斷面量測(cè)儀測(cè)量原理圖圖2激光發(fā)射、掃描、傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖圖3整體構(gòu)造正面圖圖4機(jī)械電路原理圖圖5激光測(cè)角脈沖計(jì)數(shù)與復(fù)位電路原理圖圖6音叉狹縫振子光電接收工作示意圖圖7激光發(fā)射裝置工作示意圖現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。
參見(jiàn)圖1在被測(cè)量隧道斷面的直角三角形ABCn中，b＝AB為儀器測(cè)量基線長(zhǎng)度，它與隧道軸線DY平行，ACn為激光發(fā)射器2發(fā)射的激光束，Cn為激光束照射到目標(biāo)物上的光斑點(diǎn)。由于激光接收頭3的光軸能精確地跟蹤瞄準(zhǔn)Cn點(diǎn)，測(cè)角裝置也能精確地測(cè)出ABCn的α角，經(jīng)rn＝btgα的運(yùn)算，求出半徑rn值。
與ABCn平面垂直，並以ACn為公共邊的XZ平面為隧道測(cè)量平面，平面與隧道壁的交線即為斷面輪廓線，或稱(chēng)激光掃描光跡線。本發(fā)明采用不連續(xù)的極坐標(biāo)參數(shù)測(cè)量法來(lái)求出斷面的極坐標(biāo)測(cè)量參數(shù)，如按一定間隔取掃描角θ1、θ2…θn，測(cè)出對(duì)應(yīng)的r1，r2…rn。用扇形面積公式計(jì)算量測(cè)的隧道斷面面積。
1-垂球 4-機(jī)身 5-三腳架。
參見(jiàn)圖2激光發(fā)射系統(tǒng)由激光管51，激光發(fā)射軸調(diào)整環(huán)架29，激光發(fā)射器2，發(fā)射器支架10，激光管電源36等組成，上述部件均位于主軸47上。激光發(fā)射軸主動(dòng)調(diào)整螺桿53與激光發(fā)射軸被動(dòng)調(diào)整螺套30螺紋配合，將微機(jī)31與控制和LED數(shù)碼顯示電路板安置在機(jī)身主軸47兩側(cè)，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32驅(qū)動(dòng)掃描蝸桿33，激光掃描復(fù)位裝置包括掃描角第一級(jí)復(fù)位光電盤(pán)34，掃描角第二級(jí)復(fù)位光電盤(pán)49，它們通過(guò)發(fā)條狀主軸導(dǎo)線連接束50聯(lián)接在機(jī)身主軸47上。通過(guò)掃描測(cè)角旋轉(zhuǎn)架35實(shí)現(xiàn)按一定間隔取掃描角θ1、θ2…θn的功能，測(cè)角跟蹤裝置包括跟蹤伺服電路板38、電路板密封罩39、測(cè)角跟蹤頭橫軸40，傳動(dòng)系統(tǒng)包括傳動(dòng)齒輪罩41，測(cè)角伺服電機(jī)42，測(cè)角反饋測(cè)速電機(jī)43、測(cè)角驅(qū)動(dòng)齒輪44、測(cè)角末級(jí)齒輪45、測(cè)角中間變速齒輪付46。
參見(jiàn)圖3整體構(gòu)造正面圖，激光發(fā)射器2，激光接收鏡頭3，三腳架5，控制器6，打印機(jī)7，機(jī)身前撐架8，激光發(fā)射器護(hù)架9，激光發(fā)射器支架10，機(jī)身骨架11，機(jī)身提手12，面板提把13，激光掃描角數(shù)碼顯示窗14，測(cè)量半徑數(shù)碼顯示窗15，二位掃描角予置撥碼盤(pán)16，測(cè)角跟蹤狀態(tài)發(fā)光管顯示17，測(cè)角超限聲光報(bào)警18，測(cè)角精密蝸桿19，測(cè)角精密扇形蝸輪20，激光跟蹤頭21，蝸輪消回差拉簧22，機(jī)身水準(zhǔn)泡23，帶轉(zhuǎn)角刻度底座24，機(jī)身后撐架25，機(jī)身立軸制動(dòng)鈕26，交直流電源箱27，水準(zhǔn)調(diào)整座28，機(jī)身立軸54。垂球1參見(jiàn)圖4機(jī)械電路原理圖6328A°干涉濾光片、音叉振子驅(qū)動(dòng)線圈56、音叉振子57、光電倍增管58、狹縫振子電路59、前置放大器60、測(cè)角可逆計(jì)數(shù)一級(jí)復(fù)位光電接收器61、測(cè)角二級(jí)復(fù)位光電接收器62、測(cè)角三級(jí)復(fù)位光電接收器63、扇形蝸輪光電復(fù)位切光片64、掃描角一級(jí)復(fù)位光電接收器65、掃描角二級(jí)復(fù)位光電接收器66、測(cè)角三級(jí)復(fù)位與門(mén)67、測(cè)角脈沖辨向電路68、自動(dòng)增益控制點(diǎn)69、掃描二級(jí)復(fù)位與門(mén)70、電平變換器71、伺服電機(jī)功率放大器72、伺服直流放大器73、伺服相敏檢波器74、激光信號(hào)交流放大器75、激光信號(hào)自動(dòng)搜索電路76、激光90°反射五棱鏡77。
控制器6中包括測(cè)量掃描鍵86、點(diǎn)測(cè)鍵87、正掃鍵88、逆掃鍵89、復(fù)位鍵90、舍點(diǎn)鍵91、速度鍵92。
參見(jiàn)圖5、圖6，光電倍增管高壓電源78、音叉振子狹縫片79、激光聚焦象點(diǎn)80、狹縫81、鏡頭套82。
參見(jiàn)圖7五棱鏡固定架83、五棱鏡定位彈簧84、五棱鏡變位軸85。
現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例敘述本發(fā)明的主要技術(shù)指標(biāo)和測(cè)量程序測(cè)量半徑R＝1.5米～9.5米，測(cè)角范圍30°～330°，極坐標(biāo)掃描角范圍θ＝30°～330°基線b長(zhǎng)度＝60cm，測(cè)量誤差△R≤±2.5‰△e≤±0.01°測(cè)量數(shù)據(jù)采集密度1°～99°整數(shù)度任意予置測(cè)量速度平均一組數(shù)據(jù)/15秒測(cè)量作業(yè)功能全自動(dòng)、可手動(dòng)舍點(diǎn)或補(bǔ)點(diǎn)。
數(shù)據(jù)輸出型式(1)LED數(shù)碼顯示掃描角測(cè)量距離(2)數(shù)字打印掃描角測(cè)量距離面積S最大左側(cè)寬度最大右側(cè)寬度最大斷面寬度最大斷面高度。
供電種類(lèi)(1)交流220V穩(wěn)壓電源兼作電池充電電源(2)可充電式鎳鉻電池箱傳動(dòng)系統(tǒng)采用的三級(jí)傳動(dòng)鏈，其傳動(dòng)比分別為4.8，6.25，400，總傳動(dòng)比i＝12，000測(cè)量計(jì)數(shù)和復(fù)位系統(tǒng)中的測(cè)角可逆計(jì)數(shù)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一周發(fā)出30個(gè)脈沖，相當(dāng)0.001°(3.6″)，掃描用θn從θ1＝30°至θn＝330°，可以在1°～99°任意予置測(cè)點(diǎn)間隔角△θ，一個(gè)斷面最多測(cè)點(diǎn)為301個(gè)。扇形蝸輪20的可變范圍定為68°～87°，僅在68°左右處輸出一個(gè)分辨率與計(jì)數(shù)脈沖相當(dāng)?shù)膹?fù)位脈沖，因此測(cè)角計(jì)數(shù)復(fù)位位置在68°。步進(jìn)電機(jī)32采用三相二拍，步角為3°的微型電機(jī)，掃描角測(cè)角計(jì)數(shù)直接取自步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)脈沖。復(fù)位脈沖的工作原理與測(cè)角脈沖相同。
整機(jī)操作步驟為(1)打開(kāi)激光電源開(kāi)關(guān)和激光發(fā)射頭蓋，(2)打開(kāi)整機(jī)電源開(kāi)關(guān)和鏡頭蓋，撥定掃描角予置間隔值，按斷面精度需要，可在1°～99°范圍內(nèi)在儀器面板上用二位十進(jìn)制撥碼盤(pán)任意整數(shù)度予置。
(3)按控制器6上的復(fù)位鍵90，使微機(jī)初始化，並自動(dòng)從180°位置向30°方向掃描，如欲加快掃描速度，按逆掃鍵89，測(cè)角跟蹤鏡頭從68°～87°范圍內(nèi)往返搜索激光點(diǎn)，找到光點(diǎn)后即進(jìn)入精瞄跟蹤狀態(tài)，儀器到達(dá)起始點(diǎn)30°后，掃描角LED顯示“30.00”待命。
(4)掃描角置于任意位置時(shí)，按復(fù)位鍵90、逆掃鍵89、測(cè)掃鍵87時(shí)，均可使激光束逆返至30°，按正掃鍵88，可使激光束向330°方向掃描，按停止鍵86使掃描停止。
(5)按測(cè)掃鍵87，儀器能自動(dòng)進(jìn)行掃描、跟蹤、精描測(cè)量、LED顯示，打印極坐標(biāo)參數(shù)，自動(dòng)折返180°、打印並顯示斷面面積S、斷面最大高度H、斷面最大寬度B。
(6)在測(cè)量掃描過(guò)程中，如需增補(bǔ)予置角以外的測(cè)點(diǎn)，可按測(cè)掃鍵87，即能在予置值外增加極坐標(biāo)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)測(cè)量過(guò)程中遇到信號(hào)太弱，測(cè)距過(guò)近或過(guò)遠(yuǎn)，測(cè)角鏡頭經(jīng)一次全程搜集，仍找不到激光信號(hào)時(shí)，就會(huì)發(fā)出光聲報(bào)警，並自動(dòng)增掃1°，以跳過(guò)該測(cè)點(diǎn)，如此循環(huán)執(zhí)行直到瞄準(zhǔn)信號(hào)止。
(7)為使增補(bǔ)的測(cè)點(diǎn)定位精確，在掃描到達(dá)增補(bǔ)點(diǎn)之前，按速度鍵92變速功能鍵，掃描即能降速進(jìn)行，補(bǔ)點(diǎn)后再按速度鍵，掃描即恢復(fù)常規(guī)速度。如欲舍去予置測(cè)點(diǎn)，可按下舍點(diǎn)鍵91。
權(quán)利要求
1.一種便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，包括激光發(fā)射系統(tǒng)，接收系統(tǒng)，掃描系統(tǒng)，微機(jī)，電源等系統(tǒng)，本發(fā)明的特征是A、激光束投影到被量測(cè)物體上的目標(biāo)光斑C、經(jīng)過(guò)接收鏡頭3，聚焦后在音叉振子57上產(chǎn)生激光象點(diǎn)80，音叉振子57和狹縫片79在狹縫振子電路59和振子線圈56的作用下產(chǎn)生等幅振蕩Z波形，不斷對(duì)激光象點(diǎn)80進(jìn)行阻切，使光電倍增管58輸出交變信號(hào)J，Z和J波形經(jīng)前置放大器60放大后送到相敏檢波器74進(jìn)行比較，輸出直流跟蹤電平，經(jīng)直流放大器73、伺服功率放大器72后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)42；B、伺服電機(jī)42帶動(dòng)測(cè)角可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37構(gòu)成一級(jí)光電接收器61，安裝在伺服電機(jī)42上的測(cè)角驅(qū)動(dòng)齒輪44通過(guò)測(cè)角中間變速齒輪付46聯(lián)結(jié)測(cè)角末級(jí)齒輪45，構(gòu)成二級(jí)光電接收器62，末級(jí)扇形蝸輪付19，蝸輪20構(gòu)成三級(jí)光電接收器63，形成安裝在傳動(dòng)系統(tǒng)上，能提高精度的三級(jí)光電盤(pán)脈沖計(jì)數(shù)和復(fù)位裝置；
2.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是在脈沖計(jì)數(shù)系統(tǒng)中的測(cè)角可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37上設(shè)置了二排相位差為90°的光電孔a2、a3和復(fù)位孔a1，一級(jí)光電接收器61發(fā)出A1、A2、A3脈沖，其中的A2、A3脈沖通過(guò)測(cè)角脈沖辨向電路68進(jìn)入微機(jī)31計(jì)數(shù);
3.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)傳動(dòng)鏈，其中測(cè)角中伺變速齒輪付46、測(cè)角末級(jí)齒輪45為漸開(kāi)線圓柱齒輪，末級(jí)為精密扇形蝸輪付19、20，采用五級(jí)蝸輪，在蝸輪上設(shè)一組消回差拉力彈簧22，控制傳動(dòng)鏈末級(jí)回旋角誤差δ0;
4.按權(quán)利要求
1或2的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是在整機(jī)測(cè)角范圍的某一特定位置設(shè)置了三級(jí)光電復(fù)位置數(shù)機(jī)構(gòu)，光電接收鏡頭3每運(yùn)轉(zhuǎn)到這個(gè)位置就向微機(jī)31送出一個(gè)精確的置數(shù)脈沖，測(cè)角脈沖就在這個(gè)置數(shù)角的基礎(chǔ)上進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù);
5.按權(quán)利要求
1或4的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀;其特征是脈沖復(fù)位裝置中的三級(jí)光電復(fù)位電路包括一級(jí)光電接收器61接收，由可逆計(jì)數(shù)光電盤(pán)37上的復(fù)位孔a1輸出的復(fù)位脈沖A1;由二極光電接收器62中的b光孔輸出的復(fù)位脈沖B，通過(guò)三級(jí)光電接收器63中的遮斷光孔c輸出的復(fù)位脈沖C在三級(jí)復(fù)位與門(mén)67處匯合，輸出一個(gè)特定復(fù)位脈沖，進(jìn)入微機(jī)31，由復(fù)位脈沖寬度直接控制復(fù)位精度;
6.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是為了增加對(duì)外界背景雜散光的抗干擾能力，在接收鏡頭3內(nèi)設(shè)置了干涉濾光片55;
7.按權(quán)利要求
1或5的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是在測(cè)角伺服跟蹤頭21內(nèi)增加了激光信號(hào)自動(dòng)搜索電路76，一旦鏡頭未能對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)光斑，自動(dòng)搜索電路76會(huì)命令伺服電機(jī)功率放大器72使伺服電機(jī)42脫離信號(hào)控制并使測(cè)角伺服跟蹤頭21作俯仰搜索運(yùn)動(dòng);
8.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是接收的激光信號(hào)經(jīng)前置放大器60后通過(guò)自動(dòng)增益放大器69進(jìn)行信號(hào)的平衡，使發(fā)射功率相差102～103倍的接收信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益放大器69后均能可靠吸收;
9.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是為了改善測(cè)角伺服跟蹤頭21在跟蹤伺服中的過(guò)沖振蕩現(xiàn)象，設(shè)置測(cè)角反饋測(cè)速電機(jī)43，它與測(cè)角伺服電機(jī)42同軸;微機(jī)31通過(guò)電平變換器71對(duì)伺服電平振蕩進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自動(dòng)控制最精確的測(cè)角采樣位置和時(shí)間;
10.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是激光掃描系統(tǒng)由掃描傳動(dòng)蝸輪付33、48，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和二級(jí)光電復(fù)位盤(pán)34和49等構(gòu)件組成，蝸輪48是由主付片組成的消回差結(jié)構(gòu)，用連軸器連接步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32和掃描傳動(dòng)蝸輪付33，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)32與微機(jī)31聯(lián)結(jié);
11.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是激光掃描復(fù)位系統(tǒng)包括二級(jí)復(fù)位光電盤(pán)65、66中的輸出復(fù)位脈沖D、E在二級(jí)復(fù)位與門(mén)70處匯合，輸出一個(gè)復(fù)位脈沖進(jìn)入微機(jī)31;
12.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是激光發(fā)射系統(tǒng)采用小功率He-Ne激光管，直接置于掃描軸腔中，兩端用主動(dòng)螺釘和被動(dòng)頂錐調(diào)整激光管光軸位置;
13.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是轉(zhuǎn)向裝置由激光發(fā)射器支架10、五棱鏡變位軸85、五棱鏡定位彈簧84、五棱鏡固定架及五棱鏡54構(gòu)成的激光束直角發(fā)射和水平發(fā)射轉(zhuǎn)向裝置，作斷面測(cè)量時(shí)激光束直角發(fā)射，在作校驗(yàn)激光束同軸度、前后視對(duì)點(diǎn)和低精度水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)采用水平發(fā)射激光束;
14.按權(quán)利要求
1或10的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是采用微機(jī)31上設(shè)置的十六位二進(jìn)制復(fù)位置數(shù)開(kāi)關(guān)90進(jìn)行復(fù)位角微調(diào)，以便維修并校核測(cè)角復(fù)位至特定位置;
15.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是輸出系統(tǒng)包括掃描角顯示14，測(cè)量距離顯示15，打印7等組成;二位撥碼盤(pán)16為人工輸入掃描角采用間隔值;
16.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是控制器6由測(cè)量停止鍵86、測(cè)掃鍵87、正掃鍵80、逆掃鍵89、微機(jī)復(fù)位鍵90、舍點(diǎn)鍵91、速度鍵92組成并直接與微機(jī)31連接;
17.按權(quán)利要求
1的便攜式激光隧道斷面量測(cè)儀，其特征是抗干擾電路由相敏檢波器74中振子頻率與交直流電源頻率不同步，并設(shè)置帶通濾波器，使與相敏檢波頻率無(wú)關(guān)的信號(hào)不能進(jìn)入伺服系統(tǒng);
專(zhuān)利摘要
一種用激光量測(cè)建筑物或洞穴輪廓斷面，特別是鐵路隧道斷面的儀器。它在測(cè)角裝置中采用了音叉狹縫振子、在傳動(dòng)系統(tǒng)中采用三級(jí)光電盤(pán)脈沖計(jì)數(shù)和復(fù)位電路，簡(jiǎn)化了裝置，使儀器的體積和重量達(dá)到便攜要求。降低了整機(jī)費(fèi)用，操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精度達(dá)到了±2.5％。在測(cè)量同時(shí)經(jīng)微機(jī)處理能立即取得斷面的極坐標(biāo)參數(shù)，最大凈高和凈寬，斷面凈面積等數(shù)值。
文檔編號(hào)G01B21/20GK87101789SQ87101789
公開(kāi)日1987年9月9日 申請(qǐng)日期1987年3月12日
發(fā)明者項(xiàng)源 申請(qǐng)人:鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)處導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan