一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置，包括激光測(cè)距傳感器，還包括主機(jī)外殼和外置電源，主機(jī)外殼上設(shè)置有激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕、電源開(kāi)關(guān)按鈕和電源插孔，電源插孔與外置電源連接，主機(jī)外殼內(nèi)設(shè)置有ARM開(kāi)發(fā)板和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸伸出主機(jī)外殼與激光測(cè)距傳感器連接，ARM開(kāi)發(fā)板與激光測(cè)距傳感器連接，ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)電源開(kāi)關(guān)按鈕與電源插孔連接，ARM開(kāi)發(fā)板與步進(jìn)電機(jī)連接，激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕與激光測(cè)距傳感器連接。本實(shí)用新型本實(shí)用新型采用激光測(cè)距的方式確定隧道斷面上任一點(diǎn)的空間位置，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)隧道端面上各個(gè)點(diǎn)的空間位置，可描繪出隧道二維斷面的輪廓形態(tài)，減少了人工測(cè)量讀數(shù)帶來(lái)的人為因素影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及隧道斷面測(cè)量領(lǐng)域，更具體涉及一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隧道數(shù)量和里程也逐漸增加，由于隧道建設(shè)的施工難度大、所處工程地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中需要進(jìn)行精確的測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0003]隧道斷面的測(cè)量是一項(xiàng)在隧道施工中和竣工驗(yàn)收階段必須進(jìn)行的測(cè)量工作。在隧洞開(kāi)挖過(guò)程中，精確、快速地測(cè)量出已經(jīng)開(kāi)挖的斷面輪廓線，可有效計(jì)算超欠挖量、加快施工進(jìn)度，節(jié)約建設(shè)成本;在隧道竣工驗(yàn)收階段，通過(guò)一定間隔的實(shí)測(cè)斷面同設(shè)計(jì)斷面比照資料，可以作為工程質(zhì)量評(píng)定和運(yùn)營(yíng)管理的依據(jù);在隧道運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，可實(shí)時(shí)測(cè)量隧道斷面形狀，監(jiān)測(cè)隧道變形。因此，隧道斷面測(cè)量在隧道工程建設(shè)及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中具有重要的作用。
[0004]目前常用的隧道斷面測(cè)量方法包括全站儀、斷面儀、水準(zhǔn)儀、激光測(cè)距等，一般是采用非連續(xù)、逐點(diǎn)測(cè)量的方式。這些測(cè)量方法存在以下的缺點(diǎn):1)需要在現(xiàn)場(chǎng)逐點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，操作繁瑣、耗時(shí)費(fèi)力，而且人為因素對(duì)測(cè)量精度的影響較大;2)對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求較高， 光線微弱、場(chǎng)地狹窄等不利條件下均會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的可靠度不高;3)每個(gè)斷面能夠測(cè)量的點(diǎn)位有限，難以準(zhǔn)確反映整個(gè)斷面的形態(tài);4)測(cè)量數(shù)據(jù)通常采用現(xiàn)場(chǎng)人工記錄和計(jì)算的方式完成，難以實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，分析效率較低。因此，傳統(tǒng)的隧道斷面測(cè)量方法以無(wú)法滿足隧道施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)自動(dòng)化、信息化測(cè)量技術(shù)的需求，迫切需要一種實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確的斷面量測(cè)技術(shù)。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，提供一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置。通過(guò)激光測(cè)距傳感器可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量隧道斷面上任一點(diǎn)與測(cè)量中心點(diǎn)的距離，激光測(cè)距傳感器與步進(jìn)電機(jī)相連，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式掃描測(cè)距， 根據(jù)所測(cè)距離和步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算出測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)，這樣便可以實(shí)現(xiàn)隧道二維斷面形狀的測(cè)量。
[0006]本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置，包括激光測(cè)距傳感器，還包括主機(jī)外殼和外置電源，主機(jī)外殼上設(shè)置有激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕、電源開(kāi)關(guān)按鈕和電源插孔，電源插孔與外置電源連接，主機(jī)外殼內(nèi)設(shè)置有ARM開(kāi)發(fā)板和步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸伸出主機(jī)外殼與激光測(cè)距傳感器連接，ARM開(kāi)發(fā)板與激光測(cè)距傳感器連接，ARM開(kāi)發(fā)板通過(guò)電源開(kāi)關(guān)按鈕與電源插孔連接，ARM開(kāi)發(fā)板與步進(jìn)電機(jī)連接，激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕與激光測(cè)距傳感器連接。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0009]1)本實(shí)用新型采用激光測(cè)距的方式確定隧道斷面上任一點(diǎn)的空間位置，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)隧道端面上各個(gè)點(diǎn)的空間位置，可描繪出隧道二維斷面的輪廓形態(tài)，減少了人工測(cè)量讀數(shù)帶來(lái)的人為因素影響；
[0010]2)本實(shí)用新型采用步進(jìn)電機(jī)連接激光測(cè)距傳感器的方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)旋轉(zhuǎn)式量測(cè)，可連續(xù)對(duì)同一斷面進(jìn)行多次量測(cè)，保證量測(cè)數(shù)據(jù)的有效性，并可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道壁面位移的變化；[〇〇11]3)本實(shí)用新型采用ARM開(kāi)發(fā)板完成數(shù)據(jù)的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示，占據(jù)空間小，操作簡(jiǎn)單，易于連接組裝，并降低了生產(chǎn)成本。
[0012]4)本實(shí)用新型的測(cè)試和操作過(guò)程簡(jiǎn)單，各部件安全可靠、不易損壞，降低了測(cè)試復(fù)雜性，提高了測(cè)試可操作性。
[0013]5)本實(shí)用新型的測(cè)試原理成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、穩(wěn)定性好、易于裝配和操作、實(shí)用性強(qiáng)?！靖綀D說(shuō)明】[0〇14]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的部件電機(jī)部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作示意圖。
[0017]圖中，卜外置電源;2-主機(jī)，3-激光測(cè)距傳感器，4-ARM開(kāi)發(fā)板;5-電源開(kāi)關(guān)按鈕;6-激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕;7-電源插孔;8-主機(jī)外殼;9-步進(jìn)電機(jī);10-測(cè)量點(diǎn)；11-隧道二維斷面?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]如圖1?3所示，一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置，包括激光測(cè)距傳感器 3,還包括主機(jī)外殼8和外置電源1，主機(jī)外殼8上設(shè)置有激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕6、電源開(kāi)關(guān)按鈕5 和電源插孔7,電源插孔7與外置電源1連接，主機(jī)外殼8內(nèi)設(shè)置有ARM開(kāi)發(fā)板4和步進(jìn)電機(jī)9， 步進(jìn)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸伸出主機(jī)外殼8與激光測(cè)距傳感器3連接，ARM開(kāi)發(fā)板4與激光測(cè)距傳感器3連接，ARM開(kāi)發(fā)板4通過(guò)電源開(kāi)關(guān)按鈕5與電源插孔7連接，ARM開(kāi)發(fā)板4與步進(jìn)電機(jī)9連接， 激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕6與激光測(cè)距傳感器3連接。
[0020]如圖1所示，ARM開(kāi)發(fā)板4在主機(jī)外殼8內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線與激光測(cè)距傳感器3連接，激光測(cè)距傳感器3的距離數(shù)據(jù)傳輸至ARM開(kāi)發(fā)板4;ARM開(kāi)發(fā)板4在主機(jī)外殼8內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線與步進(jìn)電機(jī)9連接，用于向步進(jìn)電機(jī)9發(fā)送旋轉(zhuǎn)指令，控制步進(jìn)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn);ARM開(kāi)發(fā)板4在主機(jī)外殼8內(nèi)部通過(guò)導(dǎo)線與電源開(kāi)關(guān)按鈕5連接，用于給ARM開(kāi)發(fā)板4供電。
[0021]如圖1所示，電源開(kāi)關(guān)按鈕5通過(guò)導(dǎo)線與電源插孔7相連接，用于控制外置電源1的供電和斷電；激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕6通過(guò)導(dǎo)線與激光測(cè)距傳感器3相連接，用于控制激光測(cè)距傳感器3的開(kāi)啟和關(guān)閉。[〇〇22]如圖2所示，激光測(cè)距傳感器3與步進(jìn)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)軸連接，隨著步進(jìn)電機(jī)9的工作， 激光測(cè)距傳感器3實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式的掃描動(dòng)作。[〇〇23]如圖3所示，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，裝置放置在隧道的中心位置，通過(guò)激光測(cè)距傳感器3獲得隧道二維斷面11上的測(cè)量點(diǎn)10的距離數(shù)據(jù)，描繪出隧道二維斷面11的形狀。
[0024]利用本實(shí)用新型進(jìn)行測(cè)試的步驟是:[〇〇25]步驟1、在隧道地面中心線上任一點(diǎn)放置和固定主機(jī)外殼8,并保證主機(jī)外殼8與隧道地面的垂直距離不小于50cm，確保激光測(cè)距傳感器3的旋轉(zhuǎn)；[〇〇26]步驟2、將外置電源1與電源插孔7相連接，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)按鈕5,給ARM開(kāi)發(fā)板4供電；[〇〇27]步驟3、通過(guò)ARM開(kāi)發(fā)板4控制步進(jìn)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)，控制激光測(cè)距傳感器3出射激光光線處于接近水平的狀態(tài)，并設(shè)定為激光測(cè)距傳感器3的初始位置；[〇〇28] 步驟4、打開(kāi)激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕6，開(kāi)啟激光測(cè)距傳感器3，開(kāi)始步進(jìn)電機(jī)9的旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)激光測(cè)距傳感器3連續(xù)記錄激光測(cè)距數(shù)據(jù)，量測(cè)并繪制隧道二維斷面的形狀。[〇〇29]步驟5、采集完數(shù)據(jù)后，保存量測(cè)數(shù)據(jù)，該斷面測(cè)量工作完成。
[0030]步驟6、調(diào)整主機(jī)外殼8的安放點(diǎn)，返回步驟1繼續(xù)開(kāi)始下一個(gè)斷面的測(cè)量工作。
[0031]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型精神作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)式激光測(cè)量隧道二維斷面的裝置，包括激光測(cè)距傳感器(3)，其特征在于， 還包括主機(jī)外殼(8)和外置電源(1)，主機(jī)外殼(8)上設(shè)置有激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕(6)、電源開(kāi) 關(guān)按鈕(5)和電源插孔(7)，電源插孔(7)與外置電源(1)連接，主機(jī)外殼(8)內(nèi)設(shè)置有ARM開(kāi) 發(fā)板(4)和步進(jìn)電機(jī)(9)，步進(jìn)電機(jī)(9)的旋轉(zhuǎn)軸伸出主機(jī)外殼(8)與激光測(cè)距傳感器(3)連 接，ARM開(kāi)發(fā)板(4)與激光測(cè)距傳感器(3)連接，ARM開(kāi)發(fā)板(4)通過(guò)電源開(kāi)關(guān)按鈕(5)與電源 插孔(7)連接，ARM開(kāi)發(fā)板(4)與步進(jìn)電機(jī)(9)連接，激光測(cè)距開(kāi)關(guān)按鈕(6)與激光測(cè)距傳感器 (3)連接。
【文檔編號(hào)】G01C7/06GK205593520SQ201620410192
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】韓增強(qiáng), 王川嬰, 胡勝, 鄒先堅(jiān), 汪進(jìn)超, 王益騰
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所