[發明專利]隧道輪廓掃描設備、方法及包含該設備的工程機械

有效

• 申請號: 201310046996.5
• 申請日: 2013-02-06
• 公開（公告）號: CN103148812A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陶澤安;梁聰慧;涂佳瑋;曾楊
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: G01B15/04
• 分類號: G01B15/04;E21D11/10
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;南毅寧

1.一種隧道輪廓掃描設備，其特征在于，該設備包括：

掃描儀，安裝于隨轉臺轉動的臂架上；以及

控制裝置，用于執行以下操作：

控制所述掃描儀以多個發射角度發出射線，以測量該掃描儀的中心與該中心所處的隧道斷面上各點之間的距離；

控制所述臂架移動一預定距離，控制所述掃描儀以多個發射角度發出射線，以測量該掃描儀的中心與該中心所處的隧道斷面上各點之間的距離；

重復上述步驟，直至完成所需輪廓的掃描；以及

根據所測量的距離及測量該距離所發出射線的發射角度，計算各所述隧道斷面上各點在第一三維直角坐標系下的坐標，該三維直角坐標系以所述轉臺的中心為原點，且三個軸的方向分別為所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上與所述投影方向垂直的方向、以及與所述水平面垂直的方向。

2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述控制裝置還用于：

根據所測量的距離及測量該距離所發出射線的發射角度，計算各所述隧道斷面上各點在第二三維直角坐標系下的坐標，該三維直角坐標系以所述掃描儀的中心為原點，且三個軸的方向分別為所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上與所述投影方向垂直的方向、以及與所述水平面垂直的方向；以及

根據所述各點在第二三維直角坐標系下的坐標，生成隧道曲面網格圖。

3.根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，在所述掃描儀進行測量的過程中，所述掃描儀的中心與所述轉臺的中心等高。

4.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述設備還包括保護盒及驅動該保護盒開閉的驅動裝置，

所述掃描儀位于該保護盒內，所述控制裝置還用于在控制所述掃描儀開始測量之前，控制所述驅動裝置打開所述保護盒，并在測量完成之后，控制所述驅動裝置關閉所述保護盒。

5.一種工程機械，其特征在于，該工程機械包含根據權利要求1-4中任一項權利要求所述的隧道輪廓掃描設備。

6.根據權利要求5所述的工程機械，其特征在于，所述工程機械在規劃臂架運動軌跡時，參考所述各隧道斷面上各點在第一三維直角坐標系下的坐標。

7.根據要求5或6所述的工程機械，其特征在于，該工程機械為混凝土噴射機。

8.一種隧道輪廓掃描方法，其特征在于，該方法包括：

控制掃描儀以多個發射角度發出射線，以測量該掃描儀的中心與該中心所處的隧道斷面上各點之間的距離，該掃描儀安裝于隨轉臺轉動的臂架上；

控制所述臂架移動一預定距離，控制所述掃描儀以多個發射角度發出射線，以測量該掃描儀的中心與該中心所處的隧道斷面上各點之間的距離；

重復上述步驟，直至完成所需輪廓的掃描；以及

根據所測量的距離及測量該距離所發出射線的發射角度，計算各所述隧道斷面上各點在第一三維直角坐標系下的坐標，該三維直角坐標系以所述轉臺的中心為原點，且三個軸的方向分別為所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上與所述投影方向垂直的方向、以及與所述水平面垂直的方向。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還包括：

根據所測量的距離及測量該距離所發出射線的發射角度，計算各所述隧道斷面上各點在第二三維直角坐標系下的坐標，該三維直角坐標系以所述掃描儀的中心為原點，且三個軸的方向分別為所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上與所述投影方向垂直的方向、以及與所述水平面垂直的方向；以及

根據所述各點在第二三維直角坐標系下的坐標，生成隧道曲面網格圖。

10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述掃描儀進行測量的過程中，所述掃描儀的中心與所述轉臺的中心等高。

11.根據權利要求8所述的設備，其特征在于，所述掃描儀位于一保護盒內，該保護盒的開閉由一驅動裝置驅動，所述方法還包括：

在控制所述掃描儀開始測量之前，控制所述驅動裝置打開所述保護盒，并在測量完成之后，控制所述驅動裝置關閉所述保護盒。