[發(fā)明專利]移動掃描隧巷道斷面及體積測量裝置及其測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610109724.9
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105698714B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石零;余新明
• 申請（專利權(quán)）人: 江漢大學(xué)
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G01B11/02;G01B11/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻

本發(fā)明提供了一種移動掃描隧巷道斷面及體積測量裝置，包括激光器傳感器安裝底座、用于測量隧巷道內(nèi)徑的圓周激光測距傳感器、用于測量隧巷道長度的圓心激光測距傳感器、用于測量測量裝置運(yùn)動速度的速度傳感器、多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件；圓周激光測距傳感器和圓心激光測距傳感器設(shè)置于激光器傳感器安裝底座的同一表面，圓周激光測距傳感器均勻分布于以圓心激光測距傳感器為圓心所在圓的圓周上；所述的圓周激光測距傳感器、圓心激光測距傳感器和速度傳感器均與多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件電連接；多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件與用于控制測量裝置狀態(tài)的人機(jī)操作界面電連接。本發(fā)明可一次性獲得隧巷道斷面面積(變斷面)和體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隧巷道施工領(lǐng)域，具體涉及一種移動掃描隧巷道斷面及體積測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)

公路隧道、礦山巷道及城市地鐵隧道等地下巷道工程的設(shè)計、施工、驗收等工作均需要對巷道的幾何形狀、噴涂量、開挖量等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量。通常對這些參數(shù)的處理方式為使用塔尺人工測量記錄，然后計算，這種處理方式要求人工量多、過程長、誤差大。移動掃描隧(巷)道斷面及體積測量方法及裝置利用激光、電子、計算機(jī)技術(shù)，實現(xiàn)斷面的幾何形狀測量、斷面面積計算、噴涂量計算，為工程技術(shù)人員、質(zhì)量檢測人員提供便捷快速工具。

文獻(xiàn)“巷道斷面自動測定方法及其裝置”(余新明，石零，吳學(xué)軍(CN101846507A))，對隧巷道斷面面積測量采用的是把測距傳感器固定在一轉(zhuǎn)動軸上，通過軸轉(zhuǎn)動帶動激光測距傳感器旋轉(zhuǎn)測量行隧道斷面相應(yīng)點的距離，獲得斷面面積，這種方法存在的缺陷是一次測量只能獲得斷面面積(周長)而不能同時得到體積，由于使用旋轉(zhuǎn)的方法，一次測量的時間比較長，也不能讓儀器邊運(yùn)動邊測量。文獻(xiàn)“基于激光斷面的隧道安全監(jiān)測系統(tǒng)的研究”(李志鵬等，機(jī)電一體化，第1期，第70-73頁，2008年)，采用的是云臺軸轉(zhuǎn)動帶動激光測距傳感器測量方法，不能同時獲得隧巷道體積和面積，同樣不能運(yùn)動中測量。文獻(xiàn)[CN2911606Y]公開的一種隧道界限檢測快速測量裝置，其采用的是電機(jī)轉(zhuǎn)軸，帶動激光測距儀轉(zhuǎn)動測距，再配合相應(yīng)軟件算法實現(xiàn)。文獻(xiàn)[CN2272568Y]公開的一種激光隧道斷面測量儀，其采用了以隧道基樁為基準(zhǔn)，測量儀關(guān)鍵部分仍采用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動激光測距傳感器測距，再配合相應(yīng)軟件算法實現(xiàn)。

綜上所述，現(xiàn)有的幾種巷道斷面測定儀存在的主要問題是：利用轉(zhuǎn)軸帶動激光測距傳感器對隧巷道斷面進(jìn)行圓周掃描，這樣單個斷面的測量因轉(zhuǎn)動導(dǎo)致測量耗時長；不能對斷面測量的同時進(jìn)行與隧巷道中心線方向上的距離測量；無法進(jìn)行一次測量即獲得斷面面積(周長)又獲得隧巷道的體積；無法進(jìn)行運(yùn)動中的斷面和體積測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種移動掃描隧巷道斷面及體積測量裝置及其測量方法，一次性獲得隧巷道斷面面積(變斷面)和體積。

本發(fā)明提供了一種移動掃描隧巷道斷面及體積測量裝置，其特征在于：它包括激光器傳感器安裝底座、用于測量隧巷道內(nèi)徑的圓周激光測距傳感器、用于測量隧巷道長度的圓心激光測距傳感器、多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件；圓周激光測距傳感器和圓心激光測距傳感器設(shè)置于激光器傳感器安裝底座的同一表面，圓周激光測距傳感器均勻分布于以圓心激光測距傳感器為圓心所在圓的圓周上；圓周激光測距傳感器所發(fā)出的激光光線處于同一平面同時該平面的法線與圓心激光測距傳感器所發(fā)出的光線平行；所述的圓周激光測距傳感器、圓心激光測距傳感器均與多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件電連接；圓周激光測距傳感器均勻分層且錯落設(shè)置；圓周激光測距傳感器均勻分布于以圓心激光測距傳感器為圓心所在圓面的多個圓周上；還包括用于測量測量裝置運(yùn)動速度的速度傳感器，所述速度傳感器設(shè)置于安裝底座上，速度傳感器與多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件電連接。

所述相鄰的兩個圓周激光測距傳感器發(fā)出的光線間夾角為1°～5°；所述夾角的頂點在圓心激光測距傳感器的發(fā)光點。

所述多通道數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換硬件接收來自圓周激光測距傳感器、圓心激光測距傳感器和速度傳感器的數(shù)據(jù)信息的時間間隔在ms級。