[發明專利]動態三維隧道斷面形變檢測及分析系統、方法及裝置

在審

• 申請號: 201810796813.4
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN109059792A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 汪俊;魯德寧;易程
• 申請（專利權）人: 汪俊
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/00;G01C7/06;G01C15/00;G05B19/042
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 張佩璇

1.一種動態三維隧道斷面形變檢測及分析系統，其特征在于，所述系統包括：檢測裝置、全站儀以及微處理器，

所述檢測裝置，用于在移動過程中進行數據采集；

所述全站儀，用于當所述檢測裝置在軌道上移動時，跟蹤并確定所述檢測裝置的軌跡數據；

所述微處理器，位于所述檢測裝置上，與所述全站儀連接，用于儲存并分析所述檢測裝置和所述全站儀各自獲取的數據。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，

所述檢測裝置包括：車載平臺、掃描儀、傾角儀、棱鏡以及車輪，

所述掃描儀位于所述車載平臺上，用于采集隧道斷面信息以及軌道斷面信息，以獲取點云數據集；

所述傾角儀，位于所述車載平臺上，用于獲取所述檢測裝置的二維姿態數據；

所述全站儀，用于當所述車載平臺在軌道上移動時，跟蹤并獲取所述棱鏡的三維坐標，并基于所述三維坐標確定所述檢測裝置的三維坐標，以確定所述檢測裝置的軌跡數據；其中，所述棱鏡與所述車載平臺上的所述掃描儀連接；所述棱鏡的三維坐標與所述檢測裝置的坐標具有一一對應的關系；

所述車輪位于所述車載平臺的下方，所述車輪用于帶動所述車載平臺在所述隧道的軌道上移動；

所述微處理器，還與所述掃描儀、所述傾角儀分別連接，所述微處理器包括：同步定位裝置、三維空間信息重建裝置、數據處理裝置以及界限分析裝置，

所述同步定位裝置，與所述掃描儀、所述傾角儀以及所述全站儀分別連接，用于以所述傾角儀產生的脈沖信號為同步信號，將所述二維姿態數據以及所述軌跡數據進行數據同步整合，生成定位信息；

所述三維空間信息重建裝置，與所述同步定位裝置以及所述掃描儀連接，用于基于所述點云數據集以及所述定位信息生成所述隧道的三維空間信息數據集；

所述數據處理裝置，與所述三維空間信息重建裝置連接，用于根據所述三維空間信息數據集對所述隧道進行形變分析；

所述界限分析裝置，與所述掃描儀連接，用于將所述點云數據集去噪后擬合成圓，并確定所述圓的圓心坐標；若所述圓心坐標到所述掃描儀采集的隧道斷面以及軌道斷面數據的距離小于所述圓心坐標到預設限界輪廓的距離，則確定發生侵界現象。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，

所述傾角儀，用于產生并向所述全站儀、所述掃描儀以及所述同步定位裝置發送所述脈沖信號；且每產生一次脈沖信號，則記錄一次當前的二維姿態數據；并將記錄的二維姿態數據發送至所述同步定位裝置；

所述全站儀，用于每接收到一次脈沖信號，則記錄一次當前的軌跡數據；并將記錄的軌跡數據發送至所述同步定位裝置；

所述同步定位裝置，用于基于所述脈沖信號，將記錄的軌跡數據以及記錄的二維姿態數據合并，以生成所述定位信息。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，

所述掃描儀，用于每接收到一次脈沖信號，則記錄一次當前獲取的點云數據集；并將記錄的點云數據集發送至所述三維空間信息重建裝置；

所述三維空間信息重建裝置，用于將接收到的點云數據集與所述定位信息合并，以生成所述三維空間信息數據集。

5.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括：設置在一側車輪上的固定頂緊結構與設置在另一側車輪上的浮動頂緊結構，所述固定頂緊結構和所述浮動頂緊結構構成安全限位系統，用于防止所述檢測裝置脫軌。

6.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括：與所述車載平臺連接的支撐架，

所述掃描儀安裝在所述支撐架上，所述支撐架的高度能夠進行調節。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述車載平臺為“工”字型車載平臺，包括兩根長橫梁以及連接兩根長橫梁中點的短橫梁，所述支撐架安裝在所述短橫梁的中心處，所述傾角儀安裝在所述車載平臺前側一長橫梁的中心處。

8.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述檢測裝置還包括：供電裝置，

所述供電裝置，與所述掃描儀、傾角儀、全站儀、微處理器以及分別連接，用于提供工作電壓。