[發(fā)明專利]一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN113847873B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發(fā)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

本發(fā)明提供一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置，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(huán)；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(huán)的圓心；激光發(fā)射器，包含底座和設置在底座安裝面的兩個激光測距儀，兩個激光測距儀發(fā)射的兩束激光平行；驅動機構，用于驅動底座平動及轉動；信號處理系統(tǒng)，信號連接激光測距儀、驅動機構，通過內置的算法根據(jù)激光測距儀測量的距離值、底座的平動距離及轉動角度計算得到離散單點的位移。本發(fā)明還提供一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測方法。本發(fā)明能夠實時的有效監(jiān)測離散單點產生的位移。

技術領域

本發(fā)明涉及土木工程測量領域，特別涉及一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置及方法。

背景技術

傳統(tǒng)土木工程領域中，對于隧道、橋梁、基坑等變形一般通過人工進行監(jiān)測。由于人工測量變形效率低，且難以實現(xiàn)實時監(jiān)測，現(xiàn)有技術中也有一些自動化監(jiān)測方法。目前，變形的自動化監(jiān)測方法主要是基于激光測量技術和基于圖像測量技術兩大類，前者主要借助全自動全站儀、激光測距儀和激光掃描儀；后者主要借助圖像處理技術、數(shù)字攝影測量技術。

由于基于圖像處理技術、數(shù)字攝影測量技術的自動化監(jiān)測方法，需要采樣高清晰度的圖像數(shù)據(jù)，土木工程一般被測物體尺寸較大，由于現(xiàn)場環(huán)境制約、施工干擾等造成光照環(huán)境不佳，采樣環(huán)境較復雜，難以采集到高分辨率的原始圖像，從而影響最終測量精度。

相比圖像處理技術和攝影測量技術，全自動全站儀測量精度高，且自動化程度高，但是成本較高。通過激光掃描儀進行激光測量變形的測量結果穩(wěn)定可靠，激光掃描儀能掃描獲取全斷面數(shù)據(jù)，靜態(tài)掃描時精度高；但激光掃描儀不僅價格較高，當測量目的為高精度測量指定離散單點位移變形時，其難以定位到指定測點，且處理的多余數(shù)據(jù)量大，不利于實時監(jiān)測。激光測距儀價格便宜，測量單個測點的距離精度高，但無法獲得測點的三維坐標，且測點發(fā)生位移后，再次自動跟蹤照準測點難度較大。

因此，對于監(jiān)測離散單點的變形位移，需要一種自動化程度高、成本低、精度高、受現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境干擾小的變形監(jiān)測方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置及方法，能夠實時監(jiān)測離散單點變形位移。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置，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(huán)；

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(huán)的圓心；

激光發(fā)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(fā)射的落在所述反光環(huán)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(fā)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(fā)射器發(fā)射的激光落在所述反光環(huán)，并改變所述落在反光環(huán)的激光點的位置；

信號處理系統(tǒng)，信號連接激光測距儀、驅動機構，通過內置的算法根據(jù)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(huán)的激光點的位置信息，并根據(jù)所述位置信息計算得到所述離散單點的位移。

優(yōu)選的，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。

優(yōu)選的，所述的基于激光測距的離散單點位移動態(tài)監(jiān)測裝置，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(fā)送給信號處理系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述兩束激光能夠同時投射在反光環(huán)的內環(huán)包圍形成的范圍內。