[发明专利]一种用于隧道断面测量的2D/3D线激光测量装置

说明书

本发明公开一种用于隧道断面测量的2D/3D线激光测量装置，由线激光测距传感器、基座、滚轮、支承横杆、轨道平板、脚架构成。线激光测距传感器包括半导体激光器、准直透镜、成像透镜、接收器、信号处理器；基座包括转轴、侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、数据无线传输端口、底板；滚轮通过轮轴连接，并配有C型挡板；水准管Ⅱ固定于水平横杆上；轨道平板包括轨道、螺栓、矩形钢片、原点孔、水准管Ⅰ、螺栓孔；延长轨道平板包括轨道、螺栓、水准管Ⅰ、螺栓孔；脚架包括固定杆、微调螺旋、固定旋钮、活动杆。与现有装置相比，本发明测量速度快、测点多、精度高、稳定性好，不仅可以进行2D断面测量，还可以生成3D围岩轮廓以增强直观可查性，使断面监测更加全面到位。

技术领域

本发明属于隧道工程、地下硐室工程监测技术领域，尤其涉及一种用于隧道断面测量的2D/3D线激光测量装置，用于测量工程开挖断面轮廓2D平面与3D空间上的超欠挖量、平整度变化情况等。

背景技术

传统的隧道断面测量仪器或装置主要基于红色点激光，即测量光斑为一个红点进行一维测量，红色激光束较粗，测量精度一般低于蓝色激光。采用传统的点激光测量仪进行断面测量时，一方面，需要设置一次断面测量所要捕捉的点数，点数设置越多，测量越全面，从而形成接近真实的二维轮廓面，但测量时耗时越久，测量速度也就越慢，因此，在隧道内有限的监测时间内所能测到的断面数也就越少，容易拖延隧道施工的按时进行；另一方面，在遇到富水地层的隧道施工时，由于隧道断面轮廓表面积水量大，无法产生较好的漫反射，致使传统的点激光测量仪往往无法接收到被测点的漫反射光，不仅无法捕获当前被测点的距离数据，激光测距传感器也会停滞不动，直到能够捕捉到当前被测点信号或者手动操作跳过测点，最终导致断面点数捕捉不全面，同时又增加了时间成本；另外，传统的点激光测量仪由于激光测距传感器在掘进方向处于固定状态，由此导致测量的断面离原始断面越远，测量误差就越大。综上所述，目前还没有一款能够既省时又精确地测量隧道2D/3D断面轮廓的激光测量装置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于隧道断面测量的2D/3D线激光测量装置，该用于隧道断面轮廓测量的线激光测量装置可以解决现有技术中存在的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于隧道断面测量的2D/3D线激光测量装置，测量装置主要包括线激光测距传感器、基座、滚轮、水平横杆、轨道平板、延长轨道平板、脚架。所述线激光测距传感器通过两个活动转轴安装于基座内部；所述基座与滚轮相连成整体，使用时在轨道平板上前行活动；所述轨道与水平横杆相连形成二维平面，通过脚架连接支撑于地面。

所述线激光测距传感器包括半导体激光器、准直透镜、成像透镜、接收器、信号处理器。所述半导体激光器作为光源产生波长400纳米以上的蓝色半导体激光束或更高精度的激光束，透过所述准直透镜扩大为线条状激光，即线激光；线激光照射到被测物体表面产生的漫反射光透过成像透镜被所述接收器形成高精度轮廓图像，通过所述信号处理器转化为距离数据。

所述准直透镜将激光光源中每一点的光线变成一束平行的准直光柱；所述成像透镜包括至少一组接收镜片；所述接收器为一种线性CCD，即Charge-Coupled Device或电荷耦合元件，是一种高度敏感的感光元件用于成像阵列，当遇到表面含水的被测物，可以优化反射光的强弱波形，提高接收稳定性。

所述基座用于安置所述线激光测距传感器，所述基座包括侧板Ⅰ、侧板Ⅱ、转轴、底板；所述侧板Ⅱ装有数据无线传输端口；两个所述转轴用于连接所述线激光测距传感器与所述侧板Ⅰ和侧板Ⅱ；所述底板用于连接所述侧板Ⅰ与侧板Ⅱ底部。

所述滚轮由大小两个圆盘拼接而成，外侧圆盘周边套设防滑橡胶，每两个所述滚轮通过一根轮轴连接，安装于所述底板的底部位置；所述滚轮嵌套于所述轨道平板之上，使整体所述滚轮能够作直线平动而不会左右偏离；所述滚轮外侧圆心处设置C型挡板，用于防止由于所述线激光测距传感器运动时意外产生的左右倾覆与掉落。