[发明专利]一种地下爆炸空腔形貌探测装置及其操作方法

权利要求书

1.一种地下爆炸空腔形貌探测装置，其特征在于：

包括扫描组件（1）、定位连接组件（2）以及数据采集设备（3）；

扫描组件（1）包括旋转式激光雷达（11）、安装筒（12）、供电电源（13）；

旋转式激光雷达（11）由供电电源（13）供电，旋转式激光雷达（11）的测量信号通过数据传输线（31）传输至数据采集设备（3）；

安装筒（12）的下端连接旋转式激光雷达（11）；

安装筒（12）内部安装供电电源（13）；

定位连接组件（2）包括定位盘（21）、定位螺钉（22）以及提拉杆（23）；

定位盘（21）包括带中心孔的圆盘（211）以及从圆盘中心孔向上延伸出的筒状凸起（212），所述圆盘的外径大于待测空腔入口处的口径；

提拉杆（23）底端与安装筒（12）的上端连接，提拉杆（23）上端从圆盘中心孔底部插入并穿过所述筒状凸起（212）后向上延伸，该提拉杆（23）上设有刻度读数；定位螺钉（22）穿过所述筒状凸起（212）的侧壁，用于对提拉杆（23）进行固定定位；

所述提拉杆（23）为分段式，其由N根长度一致的连接杆（231）和一根测量杆（232）螺纹串接而成，所述刻度读数设置于测量杆（232）上，且测量杆（232）的长度大于连接杆（231）；

本装置的操作方法包括以下步骤：

步骤S1，使用前检验与调试

检查各部件是否完好，将旋转式激光雷达（11）、供电电源（13）、数据传输线（31）、数据采集设备（3）进行电连接，并进行连接调试，确保每个器件运转正常；

步骤S2，组装扫描组件

步骤S2.1：将旋转式激光雷达（11）安装于安装筒（12）下端；

步骤S2.2：将供电电源（13）放置于安装筒（12）内，将供电电源（13）与旋转式激光雷达（11）进行电连接，将旋转式激光雷达（11）通过数据传输线（31）与数据采集设备（3）连接；

步骤S3，深度测量

步骤S3.1：在扫描组件（1）的安装筒（12）上端连接第一根连接杆（231），然后将第一根连接杆（231）的另一端穿过定位盘（21）的中心孔后通过定位螺钉（22）顶住第一根连接杆（231）；

步骤S3.2：将安装有第一根连接杆（231）和定位盘（21）的扫描组件（1）向待测空腔内下放，之后在第一根连接杆（231）上接入第二根连接杆（231），拧松定位螺钉（22），再将扫描组件（1）进行下放，随后拧紧定位螺钉（22），重新接入第三根连接杆（231），重复上述操作，直至旋转式激光雷达（11）与待测空腔底部接触，将最上端连接杆（231）更换为测量杆（232），通过记录测量杆（232）的下放高度结合多根连接杆（231）的总长，即可实现空腔深度的精确测量，记待测空腔的深度为H_总；

步骤S4，形貌扫描

步骤S4.1：拧松定位螺钉（22），将提拉杆（23）上提一段高度h时，h≤H₁，H₁为一根连接杆长度，拧紧定位螺钉（22），记录当前深度为H_总－h，开启旋转式激光雷达（11）获取该深度处的空腔断面扫描结果并进行保存；

步骤S4.2：按照步骤4.1的方式对提拉杆（23）进行多次提拉，并记录每次提拉对应待测空腔深度处的空腔断面扫描结果并进行保存，直至提拉累计高度恰好为一根连接杆（231）长度的H₁时，执行步骤S4.3；

步骤S4.3：提拉累计高度为一根连接杆（231）长度时，记录当前深度为

H_总－H₁，并保存该深度处的空腔断面扫描结果，拧松定位螺钉（22），上提提拉杆（23），拧紧定位螺钉（22），拆下一根连接杆（231）后，调整提拉杆（23）高度，使当前测量杆（232）的读数与步骤4.2时测量杆（232）的读数一致；

步骤S4.4：重复上述步骤S4.1以及步骤S4.3，并通过数据采集设备（3）观察扫描断面大小，判断扫描组件（1）离开空腔腔体后，记录保存最后一组数据结果，即扫描完待测空腔不同深度位置的断面信息，之后执行步骤4.5；

步骤4.5：将多个不同深度的待测空腔断面信息进行拼接拟合，得到空腔三维形貌；

步骤4.6：拧松定位螺钉（22），将提拉杆（23）上提一段高度h₀，h₀≥H₁，H₁为一根连接杆长度，拧紧定位螺钉（22），拆除定位螺钉（22）上端的连接杆（231），直至定位盘（21）底部与安装筒（12）接触；

步骤4.7：将定位盘（21）、测量杆（232）以及扫描组件（1）移出空腔，拆卸各零部件并归位。