[发明专利]水下河床形态实时跟踪仪及河床形态测量方法

权利要求书

1.一种水下河床形态实时跟踪仪，其特征在于，包括上位机，与所述上位机连接的下位机，以及与所述下位机连接的河床形态采集装置；所述河床形态采集装置包括固定在跟踪仪壳体内的横向运动机构和纵向运动机构；

所述横向运动机构包括一水平设置在所述跟踪仪壳体内的横向丝杆，所述横向丝杆的一端连接有与所述下位机连接的第一步进电机；

所述纵向运动机构包括一设置在所述横向丝杆上的固定架，以及纵向并排设置在所述固定架上的纵向导轨和纵向丝杆；所述纵向丝杆的顶部设有与所述下位机连接的第二步进电机；纵向丝杆通过连接件与所述纵向导轨连接；纵向丝杆上设有一个传感器支架，所述传感器支架的底部设有一个传感器；

所述固定架上设有一个水平设置的横向导轨；所述横向丝杆通过第一联轴器与第一步进电机的电机轴连接，横向丝杆的两端分别通过一个第一轴承固定在所述跟踪仪壳体内；所述纵向丝杆的顶部通过第二联轴器与第二步进电机的电机轴连接，纵向丝杆的两端分别通过一个第二轴承固定在所述固定架上；所述传感器支架呈L形，其水平部活动连接在所述纵向丝杆上，其垂直部向下延伸，所述传感器固定在所述垂直部的底部；横向导轨的两端通过紧固件固定在所述跟踪仪壳体内；所述传感器为漫反射式激光对管传感器；所述传感器密封在一透明罩内。

2.一种采用权利要求1任一所述水下河床形态实时跟踪仪对河床形态进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：下位机根据预设的步进控制命令控制横向运动机构和纵向运动机构带动传感器进行横向运动和纵向运动；传感器在运动过程中向河床发射激光信号，并接收返回的漫反射信号，同时将接收到的漫反射信号实时发送至下位机；

S2：下位机将接收到的所述漫反射信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定传感器的高度，再根据传感器的高度信息计算得到河床的沙床高度值；下位机再将河床的沙床高度值传送到上位机，上位机将采集到的沙床高度值与其横向位置进行匹配，得到河床的控制断面的形态数据，再对所有控制断面的数据进行整合得到完整的河床形态，完成对河床形态的测量。

3.根据采用权利要求2所述的采用水下河床形态实时跟踪仪进行河床形态测量的方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

利用下位机根据预设的步进控制命令控制第一步进电机带动横向丝杆转动，横向丝杆再带动所述固定架沿横向导轨做横向的直线运动；下位机根据预设的步进控制命令启动第二步进电机带动纵向丝杆转动，纵向丝杆再带动设置在所述纵向丝杆上的传感器沿纵向导轨作纵向的直线运动；传感器在运动过程中不断地向河床发射激光信号，并接收返回的漫反射信号，同时将接收到的漫反射信号实时发送至下位机。

4.根据采用权利要求2所述的采用水下河床形态实时跟踪仪进行河床形态测量的方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：所述下位机将接收到的所述漫反射信号与预设阈值进行比较，当下位机检测到接收到的所述漫反射信号与预设阈值相等时，即控制传感器停止运动，并根据传感器的高度信息确定当前河床的沙床高度值；下位机再将获取的河床的沙床高度值传送到上位机；

S22：下位机获取当前河床的沙床高度值后，再根据预设的步进控制命令启动纵向运动机构带动传感器垂直向上运动，再根据预设的步进控制命令启动横向运动机构带动传感器作横向运动；同时，传感器重复步骤S1对下一测量点进行测量；

S23：重复上述步骤S21和步骤S22直至整个河床控制断面的检测结束，上位机将接收到的各个测量点的沙床高度值与其横向位置进行匹配，得到河床控制断面的形态数据，再对所有控制断面的数据进行整合得到完整的河床形态，完成对河床形态的测量。