[發明專利]管片姿態多指標測量系統及方法

在審

• 申請號: 202110430244.3
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN114076571A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 吳秉鍵;張昊瀾;胡珉;孫向陽
• 申請（專利權）人: 吳秉鍵;張昊瀾;胡珉;孫向陽
• 主分類號: G01B11/14
• 分類號: G01B11/14;G01B11/24;G01B11/00
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 王松

1.一種管片姿態多指標測量系統，其特征在于，所述管片姿態多指標測量系統包括：測量裝置及測量軟件；

所述測量裝置包括線激光傳感器、二軸云臺、傾斜角傳感器、報警器、實時數據傳輸模塊；

所述測量軟件包括參數設置模塊、數據采集模塊、計算模塊和數據管理模塊；所述測量軟件用以根據所述測量裝置獲取的從不同角度獲取管片特征得到管片的整體指標，所述整體指標包括管片真圓度數據、整體盾尾間隙數據、管片超前量數據、千斤頂行程數據、徑向錯臺數據、環向錯臺數據中的至少一個；

所述線激光傳感器用于掃描最新拼裝管片與相鄰管片外表面上任意一點空間坐標；通過激光三角測量原理，將一條靜態的激光線投射到被測物體上，對被測物體表進行二維輪廓的掃描，能測量傳感器到被測物體的距離，還能沿著激光線的位置進行計算，得到被測物體的特征；得到三維的測量結果；所述線激光傳感器裝有二軸云臺；

所述二軸云臺用于驅動線激光傳感器在水平和垂直兩個方向上旋轉，使得線激光傳感器能夠在設定角內對管片的不同位置進行掃描，其中豎直方向和水平方向的旋轉角度均為-45度到45度，從而得到一段完整弧度的管片特征，進而通過計算可得這段弧度的完整盾尾間隙值；

所述傾斜角傳感器安裝在線激光傳感器上，用以提供舵機轉動的角度數據，結合線激光傳感器所取得的數據，能測算出整段弧度的盾尾間隙值；

所述報警器用以在掃描期間提示在場的施工人員離開掃描區域，從而使得掃描能夠順利地進行且測量結果不會被在場的工作人員的走動所影響；

所述實時數據傳輸模塊與線激光傳感器、傾斜角傳感器相連接，實時將線激光傳感器、傾斜角傳感器發送的數據通過UDP協議傳輸至上位機；

所述參數設置模塊用以負責安裝參數的設定，包括設備的安裝位置參數、云臺旋轉角度設定和用于控制和數據傳輸的通訊參數；

所述數據采集模塊用以測量所需的參數，包括預先設定好的12個測量點的管片端面空間三維坐標、徑向相鄰兩環管片任一徑向直線上采樣點的激光距離和角度、環向相鄰管片任一圓周采樣點的距離以及角度；

所述計算模塊用以將測量到的參數進行計算，得到最終所需要的管片真圓度數據、整體盾尾間隙數據、管片超前量數據、千斤頂行程數據、徑向錯臺數據、環向錯臺數據；

所述數據管理模塊用以將最終計算好的指標存放在數據庫中，方便數據展示或分析；使用無線路由器在盾構中建立局域網，局域網中的設備包括上位機、4個測量設備，通過此局域網，上位機能控制測量裝置的運行、也能接收測量裝置回傳的測量參數，同時無線路由器接有網，使得局域網中上位機能訪問外網的數據庫，從而做到數據的存儲。

2.一種管片姿態多指標測量系統，其特征在于，所述管片姿態多指標測量系統包括：測量裝置及測量軟件；

所述測量裝置，包括若干測量設備，各測量設備用以從不同角度獲取管片特征；

所述測量軟件，用以根據所述測量裝置獲取的從不同角度獲取管片特征得到管片的整體指標，所述整體指標包括管片真圓度數據、整體盾尾間隙數據、管片超前量數據、千斤頂行程數據、徑向錯臺數據、環向錯臺數據中的至少一個。

3.根據權利要求2所述的管片姿態多指標測量系統，其特征在于：

所述測量設備包括線激光傳感器，通過激光三角測量原理，將一條靜態的激光線投射到被測物體上，對被測物體表進行二維輪廓的掃描，能測量傳感器到被測點的距離及角度，基于系統設定的空間坐標系，計算得到被測位置所處的三維空間坐標；所述線激光傳感器裝有二軸云臺，能夠自由掃描到新拼裝環與相鄰環片的任一點；

所述線激光傳感器用于掃描獲取最新拼裝管片端面采樣點的激光距離與角度、徑向相鄰兩環管片任一徑向直線上采樣點的激光距離與角度、環向管片任一垂直盾構中心軸線圓周激光距離與角度。