[发明专利]一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法

权利要求书

1.一种基于轴线纠偏的隧道横断面几何形态的检测方法，提供检测隧道横断面几何形态的装置，所述装置包括：定位纠偏系统以及测量系统，所述定位纠偏系统包括：水平刻度盘以及水平转轴，所述水平转轴用于调整检测隧道横断面几何形态的装置与隧道轴线之间的夹角，所述测量系统包括：测杆、测头转轴以及测头，该测头转轴控制所述测头可绕测杆一端旋转测量隧道横断面的几何形态，该测头的两端设置有测距仪，其特征在于，所述检测方法包括：

当所述装置处于隧道内任一位置时，调整所述测杆的角度，使得所述测杆垂直于所述水平刻度盘；

获取所述测头转轴控制所述测头从所述水平刻度盘的起始刻度线开始，绕所述测杆旋转一周，测距仪扫描到隧道内的两个侧面时，得到的两个侧面的数据；

将每个侧面的数据转化为极坐标下的点坐标；

针对每个侧面的点坐标，利用预设的拟合算法在笛卡尔坐标系下对所述点坐标进行拟合，获得两组直线方程；

基于所述两组直线方程在所述极坐标系下的角度，确定所述装置的纠偏角度，所述纠偏角度是在所述笛卡尔坐标系下的角度；

将所述水平转轴沿水平刻度盘旋转所述纠偏角度，使得所述装置上的水平刻度盘的起始刻度线与所述隧道的轴线平行；

获取所述装置上的测距仪扫描隧道横断面，得到的隧道横断面几何形态的测量数据；

基于在隧道横断面同一位置的数据，将所述测量数据与预先存储的横断面几何形态的标准数据进行比较，确定所述隧道横断面几何形态是否符合预设的修建标准。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述定位纠偏系统还包括：竖直刻度盘以及竖直转轴，所述竖直转轴用于控制测杆在与所述竖直刻度盘平行的方向内旋转。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述当所述装置处于隧道内任一位置时，调整所述测杆的角度，使得所述测杆垂直于所述隧道地面的步骤，包括：

当所述装置处于隧道内任一位置时，将所述竖直转轴沿着竖直刻度盘旋转，使得测杆在所述竖直刻度盘的起始刻度线位置；

其中，所述竖直刻度盘与所述水平刻度盘垂直。

4.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述当所述装置处于隧道内任一位置时，调整所述测杆的角度，使得所述测杆垂直于所述水平刻度盘的步骤之前，所述方法还包括：

获取隧道的轴线的坡度值；

将所述坡度值与直角之和，确定为所述装置的倾斜纠偏角度，以使所述竖直转轴沿着所述竖直刻度盘旋所述斜纠偏角度，直至所述测杆与隧道地面垂直。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，所述定位纠偏系统还包括：整平系统以及装置基座，所述定位纠偏系统、测量系统以及整平系统都位于所述基座上，所述整平系统包括：转角螺旋及圆水准气泡，在所述获取隧道的轴线的坡度值之前，所述方法还包括：

调整所述基座的支架长度，使得所述圆水准气泡接近中心位置的预设范围内；

调整所述转角螺旋，使得所述圆水准气泡处于中心位置。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述针对每个侧面的点坐标，利用预设的拟合算法在笛卡尔坐标系下对所述点坐标进行拟合，获得两组直线方程的步骤包括：

将每个侧面在极坐标下的点坐标，转化为笛卡尔坐标系下的点坐标；

使用最小二乘法对每个侧面在笛卡尔坐标系下的点坐标进行拟合，获得两组直线方程。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述基于所述两组直线方程在所述极坐标系下的角度，确定所述装置的纠偏角度的步骤，包括：

针对每一组直线方程，在符合该直线方程的直线中，确定最优条件的直线，获得两条最优直线；

其中，所述极坐标以所述水平刻度盘的起始刻度线为轴；

确定所述两条最优直线的角平分线；

将表示所述角平分线的方程转换为所述极坐标系下的目标方程；

将所述极坐标系的坐标轴与所述目标方程之间的夹角；

将所述夹角确定为所述装置的纠偏角度。