[發明專利]一種基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置及方法

有效

• 申請號: 202010600080.X
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113847873B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 張超;馮浩;禹海濤;丁修恒;姚松柏
• 申請（專利權）人: 中鐵上海工程局集團有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

1.一種基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置，其特征在于，包含：

接收靶，其包含吸光材質的靶面，所述靶面設有能夠漫反射入射光的反光環；

連桿，其第一端端部固定連接被測的離散單點，其第二端端部固定連接所述靶面，并位于反光環的圓心；

激光發射器，其包含底座和設置在底座安裝面的兩個激光測距儀；通過所述激光測距儀發射的落在所述反光環的激光測量所述底座與靶面的距離值；所述兩個激光測距儀發射的兩束激光平行；

驅動機構，用于驅動所述底座平動及轉動，使激光發射器發射的激光落在所述反光環，并改變所述落在反光環的激光點的位置；

信號處理系統，信號連接激光測距儀、驅動機構，通過內置的算法根據激光測距儀測量的距離值、底座的平動距離及轉動角度得到落在反光環的激光點的位置信息，并根據所述位置信息計算得到所述離散單點的位移。

2.如權利要求1所述的基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置，其特征在于，所述驅動機構為單軸滑臺；所述單軸滑臺包含滑塊和滑桿；所述滑塊固定連接底座，且底座位于激光測距儀和滑塊之間；所述滑桿穿設滑塊，滑塊能夠沿滑桿的長度方向平動，并能夠繞滑桿的中心軸轉動。

3.如權利要求1所述的基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置，其特征在于，還包含：單軸電子傾角儀，固定設置在底座安裝面，用于測量底座安裝面與水平面的夾角并發送給信號處理系統。

4.如權利要求1所述的基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置，其特征在于，所述兩束激光能夠同時投射在反光環的內環包圍形成的范圍內。

5.一種基于激光測距的離散單點位移動態監測方法，采用如權利要求1～4任一所述的基于激光測距的離散單點位移動態監測裝置實現的，記兩個激光測距儀分別為第一、第二激光測距儀其特征在于，包含步驟：

S1、記錄滑塊初始狀態，建立基于滑塊初始狀態的初始坐標系；

S2、第一、第二激光測距儀發射第一、第二激光；驅動滑塊沿滑桿平動并繞滑桿的中心軸轉動，當第一、第二激光均投射在所述反光環上形成第一、第二激光點時，停止驅動滑塊；根據滑塊相對于滑塊初始狀態的平動距離L₁，單軸電子傾角儀測量的角度值第一、第二激光測距儀測量的距離值l₁、l₂，生成所述第一、第二激光點在所述初始坐標系下的初始坐標A＝(x₁,y₁,z₁)、B＝(x₂,y₂,z₂)；

S3、繼續驅動滑塊沿滑桿平動并繞滑桿的中心軸轉動，當第一、第二激光再次投射在所述反光環上生成第三、第四激光點時，停止驅動滑塊；根據滑塊相對于所述滑塊初始狀態的平動距離L₂，單軸電子傾角儀測量的角度值第一、第二激光測距儀測量的距離值l₃、l₄，生成第三、第四激光點在所述初始坐標系下的初始坐標C＝(x₃,y₃,z₃)、D＝(x₄,y₄,z₄)；

S4、根據四個初始坐標A、B、C、D計算得到反光環的圓心在初始坐標系下的坐標(X_P,Y_P,Z_P)；

S5、間隔一個設定的時間后，重復步驟S2至S4，獲得反光環的圓心在初始坐標系下的坐標(X′_P,Y′_P,Z′_P)；計算得到離散單點的位移

6.如權利要求5所述的基于激光測距的離散單點位移動態監測方法，其特征在于，步驟S1具體包含：

S11、記錄滑塊初始狀態，包含滑塊在滑桿的初始位置，及單軸電子傾角儀測得的角度值

S12、以當前底座安裝面所在的平面為初始坐標系的O-XY平面，以垂直于底座安裝面且指向靶面的方向為+Z軸方向，建立初始坐標系O-XYZ。