[发明专利]移动扫描隧巷道断面及体积测量装置及其测量方法

说明书

本发明提供了一种移动扫描隧巷道断面及体积测量装置，包括激光器传感器安装底座、用于测量隧巷道内径的圆周激光测距传感器、用于测量隧巷道长度的圆心激光测距传感器、用于测量测量装置运动速度的速度传感器、多通道数据采集转换硬件；圆周激光测距传感器和圆心激光测距传感器设置于激光器传感器安装底座的同一表面，圆周激光测距传感器均匀分布于以圆心激光测距传感器为圆心所在圆的圆周上；所述的圆周激光测距传感器、圆心激光测距传感器和速度传感器均与多通道数据采集转换硬件电连接；多通道数据采集转换硬件与用于控制测量装置状态的人机操作界面电连接。本发明可一次性获得隧巷道断面面积(变断面)和体积。

技术领域

本发明属于隧巷道施工领域，具体涉及一种移动扫描隧巷道断面及体积测量装置及其测量方法。

背景技术

公路隧道、矿山巷道及城市地铁隧道等地下巷道工程的设计、施工、验收等工作均需要对巷道的几何形状、喷涂量、开挖量等数据进行测量。通常对这些参数的处理方式为使用塔尺人工测量记录，然后计算，这种处理方式要求人工量多、过程长、误差大。移动扫描隧(巷)道断面及体积测量方法及装置利用激光、电子、计算机技术，实现断面的几何形状测量、断面面积计算、喷涂量计算，为工程技术人员、质量检测人员提供便捷快速工具。

文献“巷道断面自动测定方法及其装置”(余新明，石零，吴学军(CN101846507A))，对隧巷道断面面积测量采用的是把测距传感器固定在一转动轴上，通过轴转动带动激光测距传感器旋转测量行隧道断面相应点的距离，获得断面面积，这种方法存在的缺陷是一次测量只能获得断面面积(周长)而不能同时得到体积，由于使用旋转的方法，一次测量的时间比较长，也不能让仪器边运动边测量。文献“基于激光断面的隧道安全监测系统的研究”(李志鹏等，机电一体化，第1期，第70-73页，2008年)，采用的是云台轴转动带动激光测距传感器测量方法，不能同时获得隧巷道体积和面积，同样不能运动中测量。文献[CN2911606Y]公开的一种隧道界限检测快速测量装置，其采用的是电机转轴，带动激光测距仪转动测距，再配合相应软件算法实现。文献[CN2272568Y]公开的一种激光隧道断面测量仪，其采用了以隧道基桩为基准，测量仪关键部分仍采用步进电机转动带动激光测距传感器测距，再配合相应软件算法实现。

综上所述，现有的几种巷道断面测定仪存在的主要问题是：利用转轴带动激光测距传感器对隧巷道断面进行圆周扫描，这样单个断面的测量因转动导致测量耗时长；不能对断面测量的同时进行与隧巷道中心线方向上的距离测量；无法进行一次测量即获得断面面积(周长)又获得隧巷道的体积；无法进行运动中的断面和体积测量。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种移动扫描隧巷道断面及体积测量装置及其测量方法，一次性获得隧巷道断面面积(变断面)和体积。

本发明提供了一种移动扫描隧巷道断面及体积测量装置，其特征在于：它包括激光器传感器安装底座、用于测量隧巷道内径的圆周激光测距传感器、用于测量隧巷道长度的圆心激光测距传感器、多通道数据采集转换硬件；圆周激光测距传感器和圆心激光测距传感器设置于激光器传感器安装底座的同一表面，圆周激光测距传感器均匀分布于以圆心激光测距传感器为圆心所在圆的圆周上；圆周激光测距传感器所发出的激光光线处于同一平面同时该平面的法线与圆心激光测距传感器所发出的光线平行；所述的圆周激光测距传感器、圆心激光测距传感器均与多通道数据采集转换硬件电连接；圆周激光测距传感器均匀分层且错落设置；圆周激光测距传感器均匀分布于以圆心激光测距传感器为圆心所在圆面的多个圆周上；还包括用于测量测量装置运动速度的速度传感器，所述速度传感器设置于安装底座上，速度传感器与多通道数据采集转换硬件电连接。

所述相邻的两个圆周激光测距传感器发出的光线间夹角为1°～5°；所述夹角的顶点在圆心激光测距传感器的发光点。

所述多通道数据采集转换硬件接收来自圆周激光测距传感器、圆心激光测距传感器和速度传感器的数据信息的时间间隔在ms级。