[發(fā)明專利]一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置及方法

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• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112066911A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪玲慧;王仕成;雷蕩;張鵬飛;韓清;邢臺;黃求新;汪亦顯;李凡;孫策策
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學;中鐵四局集團有限公司;中鐵四局集團第四工程有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B5/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

1.一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，包括支架組以及設(shè)置在所述支架組件(1)上的測量機構(gòu)和傳動機構(gòu)(2)，其特征在于，所述測量機構(gòu)包括：

定位組件(3)，所述定位組件包括固定基座(31)以及相對設(shè)置在所述固定基座上端面左右兩端的激光測距儀一(32)和激光測距儀二(33)，所述固定基座的下端面設(shè)置有用于連接支架的定位桿(34)和調(diào)節(jié)螺桿(35)，所述定位桿與支架的連接處設(shè)置有能夠水平轉(zhuǎn)動的軸承，所述調(diào)節(jié)螺桿上套設(shè)有調(diào)節(jié)螺母，所述支架上設(shè)置有能夠使該調(diào)節(jié)螺桿穿過的腰型通孔(36)；

測量組件(4)，所述測量組件包括固定設(shè)置在所述固定基座前端側(cè)面的滑動基座(41)以及固定設(shè)置在所述滑動基座前端側(cè)面的聯(lián)軸器(42)，所述聯(lián)軸器與滑動基座的連接處設(shè)置有轉(zhuǎn)軸；所述聯(lián)軸器的前端相對設(shè)置有對稱分布的激光測距儀三(43)和激光測距儀四(44)，所述聯(lián)軸器的末端連接有伺服電機(45)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，其特征在于，所述定位桿(34)、調(diào)節(jié)螺桿(35)采用焊接的方式與固定基座(31)的下端面固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，其特征在于，所述固定基座(31)與滑動基座(41)之間采用滑動連接，能夠使所述滑動基座在水平方向上進行左右調(diào)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，其特征在于，所述支架組件(1)包括水平設(shè)置的矩形框(11)以及至少四個設(shè)置在所述矩形框下端兩兩對稱分布的支腳(12)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，其特征在于，每個支腳(12)上均設(shè)置有滾輪(13)，沿著測量裝置的前進方向，位于同一排的兩個滾輪通過橫桿(14)串連，且同一排的兩個滾輪之間的距離與隧道軌距一致。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置，其特征在于，所述傳動組件(2)包括設(shè)置在任一排滾輪正上方的驅(qū)動電機(21)、豎直向下設(shè)置在所述驅(qū)動電機下端面的蝸桿(22)以及固定設(shè)置在所述橫桿上的蝸輪(23)，所述蝸桿的末端與蝸輪相互嚙合。

7.一種用于測量隧道管片橢圓度的方法，是基于上述權(quán)利要求1-6任一所述用于測量隧道管片橢圓度的裝置實現(xiàn)的，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、調(diào)節(jié)測量機構(gòu)，保證激光測距儀三和激光測距儀四所測里程為隧道的同一里程，且兩者的水平中心為管片隧道的水平中心；

S2、使激光測距儀三和激光測距儀四初始處于豎直方向，分別測量激光測距儀三和激光測距儀四端點與隧道管片頂點之間的距離；

S3、通過伺服電機帶動聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)角度α，再次測量激光測距儀三和激光測距儀四光源與隧道管片頂點之間的距離；

S4、以隧道圓心為原點，分別計算步驟S3中多個隧道管片頂點的坐標，并通過最小二乘法擬合橢圓方程，計算出隧道管片的橢圓度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置的隧道管片橢圓度測量方法，其特征在于，所述步驟S1中通過外放水平尺以及所述調(diào)節(jié)螺桿(35)將固定基座(31)調(diào)節(jié)平整且所述激光測距儀一(32)和激光測距儀二(33)兩邊激光同時對準單環(huán)管片的環(huán)縫，保證激光測距儀三(43)和激光測距儀四(44)所測里程為隧道的同一里程。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于測量隧道管片橢圓度的裝置的隧道管片橢圓度測量方法，其特征在于，所述步驟S1中通過調(diào)節(jié)固定基座(31)與滑動基座(41)之間的左右水平相對距離，滿足激光測距儀一(32)和激光測距儀二(33)至管片端部的距離相等，以此保證激光測距儀三(43)和激光測距儀四(44)水平中心為管片隧道的水平中心。