[发明专利]隧道轮廓扫描设备、方法及包含该设备的工程机械

权利要求书

1.一种隧道轮廓扫描设备，其特征在于，该设备包括：

扫描仪，安装于随转台转动的臂架上；以及

控制装置，用于执行以下操作：

控制所述扫描仪以多个发射角度发出射线，以测量该扫描仪的中心与该中心所处的隧道断面上各点之间的距离；

控制所述臂架移动一预定距离，控制所述扫描仪以多个发射角度发出射线，以测量该扫描仪的中心与该中心所处的隧道断面上各点之间的距离；

重复上述步骤，直至完成所需轮廓的扫描；以及

根据所测量的距离及测量该距离所发出射线的发射角度，计算各所述隧道断面上各点在第一三维直角坐标系下的坐标，该三维直角坐标系以所述转台的中心为原点，且三个轴的方向分别为所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上与所述投影方向垂直的方向、以及与所述水平面垂直的方向。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置还用于：

根据所测量的距离及测量该距离所发出射线的发射角度，计算各所述隧道断面上各点在第二三维直角坐标系下的坐标，该三维直角坐标系以所述扫描仪的中心为原点，且三个轴的方向分别为所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上与所述投影方向垂直的方向、以及与所述水平面垂直的方向；以及

根据所述各点在第二三维直角坐标系下的坐标，生成隧道曲面网格图。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，在所述扫描仪进行测量的过程中，所述扫描仪的中心与所述转台的中心等高。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括保护盒及驱动该保护盒开闭的驱动装置，

所述扫描仪位于该保护盒内，所述控制装置还用于在控制所述扫描仪开始测量之前，控制所述驱动装置打开所述保护盒，并在测量完成之后，控制所述驱动装置关闭所述保护盒。

5.一种工程机械，其特征在于，该工程机械包含根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的隧道轮廓扫描设备。

6.根据权利要求5所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械在规划臂架运动轨迹时，参考所述各隧道断面上各点在第一三维直角坐标系下的坐标。

7.根据要求5或6所述的工程机械，其特征在于，该工程机械为混凝土喷射机。

8.一种隧道轮廓扫描方法，其特征在于，该方法包括：

控制扫描仪以多个发射角度发出射线，以测量该扫描仪的中心与该中心所处的隧道断面上各点之间的距离，该扫描仪安装于随转台转动的臂架上；

控制所述臂架移动一预定距离，控制所述扫描仪以多个发射角度发出射线，以测量该扫描仪的中心与该中心所处的隧道断面上各点之间的距离；

重复上述步骤，直至完成所需轮廓的扫描；以及

根据所测量的距离及测量该距离所发出射线的发射角度，计算各所述隧道断面上各点在第一三维直角坐标系下的坐标，该三维直角坐标系以所述转台的中心为原点，且三个轴的方向分别为所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上与所述投影方向垂直的方向、以及与所述水平面垂直的方向。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所测量的距离及测量该距离所发出射线的发射角度，计算各所述隧道断面上各点在第二三维直角坐标系下的坐标，该三维直角坐标系以所述扫描仪的中心为原点，且三个轴的方向分别为所述臂架在水平面上的投影方向、所述水平面上与所述投影方向垂直的方向、以及与所述水平面垂直的方向；以及

根据所述各点在第二三维直角坐标系下的坐标，生成隧道曲面网格图。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述扫描仪进行测量的过程中，所述扫描仪的中心与所述转台的中心等高。

11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述扫描仪位于一保护盒内，该保护盒的开闭由一驱动装置驱动，所述方法还包括：

在控制所述扫描仪开始测量之前，控制所述驱动装置打开所述保护盒，并在测量完成之后，控制所述驱动装置关闭所述保护盒。