用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及三維激光數(shù)字測量領(lǐng)域，尤其涉及一種用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀。
【背景技術(shù)】
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[0002]近年來，國內(nèi)地下工程迅速發(fā)展，特別是地鐵軌道交通的高速發(fā)展，對隧/巷道數(shù)字化測量技術(shù)的要求日益增強(qiáng)。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、列車長期沖擊等問題，洞體易局部形變、基礎(chǔ)設(shè)施侵界現(xiàn)象屢有發(fā)生，所以在隧道或巷道的施工過程以及貫通后，均需要對隧/巷道的開挖體積、限界進(jìn)行測量計算，以及收斂監(jiān)測和穩(wěn)定性分析等工作，以控制工程施工質(zhì)量。通過對隧/巷道斷面進(jìn)行高速高精度測量，可及時發(fā)現(xiàn)問題并指導(dǎo)維護(hù)，確保運(yùn)營安全。
[0003]目前的現(xiàn)有技術(shù)主要采用人工測量、收斂計、斷面儀或全站儀等設(shè)備完成上述工作，其中:
[0004]人工測量根據(jù)需要測量的斷面參數(shù)對每個需要觀察的隧/巷道斷面點(diǎn)進(jìn)行人工放樣，采用人工的方法量取斷面測點(diǎn)并測定所述斷面測點(diǎn)的高程和頂?shù)装甯叱獭Ｔ摲椒ㄔ诿總€觀測斷面的觀測點(diǎn)和隧/巷道設(shè)計線路中心據(jù)需要進(jìn)行人工放樣，外業(yè)工作量巨大且精度不高，另外在測量速度和數(shù)據(jù)分析上均較慢，工序時間長，無法及時對施工進(jìn)行指導(dǎo)。
[0005]收斂計可完成對隧/巷道壁面兩點(diǎn)間水平距離的變形量的測量和拱頂下沉位移量的量測等。該方法測量精度高，但存在測量數(shù)據(jù)小、操作難度大、勞動強(qiáng)度高等缺點(diǎn)，對于大斷面隧/巷道需要在平臺車上工作，操作不方便。
[0006]斷面儀或全站儀把隧/巷道的設(shè)計線路中心放樣到底板上，在放樣的設(shè)計線路中心點(diǎn)上架設(shè)儀器進(jìn)行測量觀測，然后將測的數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)內(nèi)處理。該方法相比人工測量要簡便，但仍然要進(jìn)行每個觀測斷面的設(shè)計線路中心的放樣，且每個觀測面均需要架站，外業(yè)工作量仍然不小，業(yè)內(nèi)仍有大量分析計算。
【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型提供一種用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，用于減少內(nèi)、外業(yè)工作量，實(shí)現(xiàn)隧/巷道斷面實(shí)時連續(xù)量測，有效地解決隧/巷道驗(yàn)收、變形監(jiān)測及穩(wěn)定性分析的問題。
[0008]本實(shí)用新型提供一種用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，包括:軌道、位于所述軌道上的行走機(jī)構(gòu)、安裝于所述行走機(jī)構(gòu)上的激光測量器和數(shù)字編碼器、固定于所述行走機(jī)構(gòu)上的操作平臺、放置于所述操作平臺上的計算機(jī)、用于為所述激光測量器提供電源的電源箱；
[0009]所述激光測量器的一端與所述計算機(jī)相連，所述激光測量器的另一端與所述電源箱相連，所述電源箱與所述數(shù)字編碼器相連。
[0010]可選地，所述電源箱包括:脈沖器、蓄電池、空氣開關(guān)、串口轉(zhuǎn)換器；
[0011]所述蓄電池與所述空氣開關(guān)相連，所述脈沖器分別與所述數(shù)字編碼器、所述空氣開關(guān)、所述串口轉(zhuǎn)換器相連，所述串口轉(zhuǎn)換器與所述計算機(jī)相連。
[0012]可選地，所述激光測量器為斷面測量，測量角度為270°，測量范圍為I?80m。
[0013]可選地，所述用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀還包括:用于連接所述激光測量器與所述計算機(jī)的網(wǎng)線、用于連接所述激光測量器、所述電源箱、所述數(shù)字編碼器的電源線。
[0014]由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，包括軌道、位于所述軌道上的行走機(jī)構(gòu)、安裝于所述行走機(jī)構(gòu)上的激光測量器和數(shù)字編碼器、固定于所述行走機(jī)構(gòu)上的操作平臺、放置于所述操作平臺上的計算機(jī)、用于為所述激光測量器提供電源的電源箱，所述激光測量器的一端與所述計算機(jī)相連，所述激光測量器的另一端與所述電源箱相連，所述電源箱與所述數(shù)字編碼器相連，用于減少內(nèi)、外業(yè)工作量，實(shí)現(xiàn)隧/巷道斷面實(shí)時連續(xù)量測，有效地解決隧/巷道驗(yàn)收、變形監(jiān)測及穩(wěn)定性分析的冋題。
【附圖說明】
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[0015]圖1A為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖1B為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀內(nèi)部電源箱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀連接關(guān)系不意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0020]圖1A示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀三維結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合圖1A和圖1B所示，本實(shí)施例的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，包括:軌道1、位于所述軌道上的行走機(jī)構(gòu)2、安裝于所述行走機(jī)構(gòu)2上的激光測量器3和數(shù)字編碼器4、固定于所述行走機(jī)構(gòu)2上的操作平臺5、放置于所述操作平臺上的計算機(jī)6、用于為所述激光測量器提供電源的電源箱7 ;
[0021]所述激光測量器3的一端與所述計算機(jī)6相連，所述激光測量器3的另一端與所述電源箱7相連，所述電源箱7與所述數(shù)字編碼器4相連。
[0022]舉例來說，本實(shí)施例中的激光測量器型號為LMS111，數(shù)字編碼器型號為DFS60E ；
[0023]進(jìn)一步地，所述激光測量器3為斷面測量，測量角度為270°，測量范圍為I?80m ；
[0024]進(jìn)一步地，所述用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀還包括:用于連接所述激光測量器3和所述計算機(jī)6的網(wǎng)線、用于連接所述激光測量器3、所述電源箱7、所述數(shù)字編碼器4的電源線。
[0025]可理解的是，所述行走機(jī)構(gòu)2結(jié)構(gòu)簡單，采用人工推動或電控自行行走，可沿軌道I做直線或曲線運(yùn)動，所述激光測量器3固定在所述行走機(jī)構(gòu)2上并通過網(wǎng)絡(luò)與操作平臺5上的計算機(jī)6連接，所述電源箱7的主要功能是通訊和供電。
[0026]應(yīng)說明的是，本實(shí)用新型的軌道I為土木工程、地鐵工程、礦山工程、地下儲油庫工程及為一些特殊洞室工程定制的軌道。
[0027]具體地，在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，通過激光測量器3獲取隧/巷道的三維空間數(shù)據(jù)，通過數(shù)字編碼器4采集行走機(jī)構(gòu)2的位移量，將上述數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，由配套軟件“巖體三維激光數(shù)字測量系統(tǒng)”處理，即可得到所述隧/巷道的斷面坐標(biāo)及其三維模型。
[0028]本實(shí)施例的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，將激光測量器安裝于行走機(jī)構(gòu)的上部可使激光測量器沿軌道運(yùn)動，以使所述激光測量器的中心與隧/巷道中心至隧/巷道斷面上個點(diǎn)之間的距離，根據(jù)所測得的距離及角度、位移，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，可計算隧/巷道斷面上各測點(diǎn)的坐標(biāo)，然后將各測得的斷面沿軌道行走方向逐一相連，進(jìn)而形成三維空間數(shù)字模型，整個測量過程無需布置測點(diǎn)，避免搬運(yùn)儀器換站，測量速度快，同時結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可廣泛應(yīng)用在隧/巷道工程開挖空間體積計算、超欠挖分析、隧/巷道圍巖收斂變形觀測及其穩(wěn)定性分析。
[0029]圖2示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀內(nèi)部電源箱結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，所述所述電源箱7包括:蓄電池71、空氣開關(guān)72、脈沖器73、串口轉(zhuǎn)換器74。
[0030]應(yīng)說明的是，所述電源箱7內(nèi)還包括有預(yù)留的線纜布置區(qū)，所述蓄電池71為所述激光測量器3和所述脈沖器72供電，所述脈沖器72與所述數(shù)字編碼器4相連用于記錄所述數(shù)字編碼器4的轉(zhuǎn)數(shù)。
[0031]圖3示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀連接關(guān)系示意圖，如圖3所示，所述蓄電池71與所述空氣開關(guān)72相連，所述脈沖器73分別與所述所述空氣開關(guān)72、所述串口轉(zhuǎn)換器74、所述數(shù)字編碼器4相連，所述串口轉(zhuǎn)換器74與所述計算機(jī)6相連；
[0032]具體地，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)各部分連接就緒后，打開電源箱7的空氣開關(guān)72，待激光測量器3的指示燈變綠后推動行走2機(jī)構(gòu)沿軌道I迀就，激光測量器3和數(shù)字編碼器4采集數(shù)據(jù)并反饋給計算機(jī)6，數(shù)據(jù)經(jīng)專用軟件“巖體三維激光數(shù)字測量系統(tǒng)”處理后得到斷面及其三維模型。
[0033]本實(shí)用新型采用的三維激光測量技術(shù)，采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無需對觀測隧/巷道進(jìn)行外業(yè)放樣和標(biāo)記工作，人工推動行走機(jī)構(gòu)沿著軌道行走，一站式測量，無需換站，測量轉(zhuǎn)速快，能夠及時對施工進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)，且成本低、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡單。
[0034]最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，其特征在于，包括:軌道、位于所述軌道上的行走機(jī)構(gòu)、安裝于所述行走機(jī)構(gòu)上的激光測量器和數(shù)字編碼器、固定于所述行走機(jī)構(gòu)上的操作平臺、放置于所述操作平臺上的計算機(jī)、用于為所述激光測量器提供電源的電源箱；所述激光測量器的一端與所述計算機(jī)相連，所述激光測量器的另一端與所述電源箱相連，所述電源箱與所述數(shù)字編碼器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，其特征在于，所述電源箱包括:脈沖器、蓄電池、空氣開關(guān)、串口轉(zhuǎn)換器；所述蓄電池與所述空氣開關(guān)相連，所述脈沖器分別與所述數(shù)字編碼器、所述空氣開關(guān)、所述串口轉(zhuǎn)換器相連，所述串口轉(zhuǎn)換器與所述計算機(jī)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，其特征在于，所述激光測量器為斷面測量，測量角度為270°，測量范圍為1?80m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，其特征在于，所述用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀還包括:用于連接所述激光測量器與所述計算機(jī)的網(wǎng)線、用于連接所述激光測量器、所述電源箱、所述數(shù)字編碼器的電源線。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種用于隧/巷道的軌道式三維激光數(shù)字測量儀，包括軌道、位于所述軌道上的行走機(jī)構(gòu)、安裝于所述行走機(jī)構(gòu)上的激光測量器和數(shù)字編碼器、固定于所述行走機(jī)構(gòu)上的操作平臺、放置于所述操作平臺上的計算機(jī)、用于為所述激光測量器提供電源的電源箱，所述激光測量器的一端與所述計算機(jī)相連，所述激光測量器的另一端與所述電源箱相連，所述電源箱與所述數(shù)字編碼器相連，用于減少內(nèi)、外業(yè)工作量，實(shí)現(xiàn)隧/巷道斷面實(shí)時連續(xù)量測，有效地解決隧/巷道驗(yàn)收、變形監(jiān)測及穩(wěn)定性分析的問題。
【IPC分類】E21F17-18
【公開號】CN204402563
【申請?zhí)枴緾N201520009107
【發(fā)明人】趙興東, 朱萬成, 張亞兵, 萬宏華, 徐繼濤
【申請人】東北大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年1月6日