[发明专利]用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置及扫描方法

权利要求书

1.用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，包括：

行走装置，行走于隧道路边上；

第三旋转电机，安装在所述行走装置上；

支撑平台，安装在所述第三旋转电机上；

伺服电动缸，底部通过第一铰接组件与第三旋转电机或支撑平台铰接；所述第三旋转电机驱动第一铰接组件或支撑平台在水平面旋转；

第二旋转电机，安装在所述第一铰接组件处，以驱动伺服电动缸在竖直面上进行摆动；

第二铰接组件，安装在所述伺服电动缸顶部；

相机组件，安装在所述第二铰接组件顶部；

第一旋转电机，安装在所述第二铰接组件处，以驱动相机组件摆动，且摆动面与伺服电动缸的摆动面共面；

控制器，分别与第三旋转电机、伺服电动缸、第二旋转电机、相机组件、第一旋转电机电连接；所述行走装置行走到被爆破的围岩下方，驱动第三旋转电机、第二旋转电机、伺服电动缸、第一旋转电机以及相机组件，使相机组件始终正对围岩表面且距离保持不变进行拍摄，直至将围岩拍摄完毕；

所述第二铰接组件包括第二凵型铰接架和第三凵型铰接架，所述第二凵型铰接架与伺服电动缸顶部固定连接，所述相机组件安装在第三凵型铰接架上；所述第二凵型铰接架和第三凵型铰接架开口相对扣合在一起；所述第二凵型铰接架和第三凵型铰接架的一侧壁通过第二转轴铰接，第二凵型铰接架和第三凵型铰接架另一侧壁通过第一旋转电机铰接；或者，所述第二凵型铰接架和第三凵型铰接架的两个侧壁分别通过一个第一旋转电机铰接；

还包括定位机构，所述定位机构包括第一倾角传感器、第二倾角传感器，所述第一倾角传感器安装在第三凵型铰接架上，所述第二倾角传感器安装在第二凵型铰接架上；通过第一倾角传感器、第二倾角传感器、伺服电动缸行程、保护罩的高度、对正机构对正时距离传感器所测距离、第一旋转电机旋转中心第三凵型铰接架的底板距离、第一旋转电机旋转中心第二凵型铰接架的底板距离测得围岩坐标。

2.根据权利要求1所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述行走装置为履带底盘。

3.根据权利要求1所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述第三旋转电机具有一旋转平台，所述支撑平台安装在所述第三旋转电机的壳体上，且支撑平台中部具有容置旋转平台的通孔。

4.根据权利要求3所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述第一铰接组件包括凵型底座和第一凵型铰接架，所述凵型底座安装在第三旋转电机的旋转平台上，所述凵型底座和第一凵型铰接架开口相对扣合在一起；所述凵型底座和第一凵型铰接架的一侧壁通过第一转轴铰接，所述凵型底座和第一凵型铰接架另一侧壁通过第二旋转电机铰接；或者，所述凵型底座和第一凵型铰接架的两个侧壁分别通过一个第二旋转电机铰接。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述相机组件包括相机、保护罩、对正机构、雨水传感器、灰尘传感器、雨水清扫机构、灰尘清扫机构、LED灯带；所述相机安装在第二铰接组件顶部，所述保护罩罩住相机形成封闭腔体，所述LED灯带位于封闭腔体内，且周向布置于相机四周。

6.根据权利要求5所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述灰尘传感器安装在保护罩上，所述灰尘清扫机构包括滤气型气泵和扁口吹气嘴，所述扁口吹气嘴安装在保护罩的盖板上，当灰尘传感器检测到灰尘达到预设值时，扁口吹气嘴对盖板表面进行清扫；所述雨水清扫机构包括雨刷和雨刷驱动电机，所述雨刷安装在盖板上，当雨水传感器检测到盖板上的雨水达到预设值时，雨刷驱动电机驱动雨刷对盖板进行清扫。

7.根据权利要求5所述的用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描装置，其特征在于，所述对正机构为安装在保护罩四周的四个距离传感器，当至少三个距离传感器所测距离在预设范围内时判定为对正。

8.用于围岩智能分级的围岩形貌自动化扫描方法，其特征在于，所述扫描方法基于权利要求1所述的扫描装置实现，所述扫描方法包括：

在隧道内进行爆破并完成一部分渣石的清除后，将调试完毕的扫描装置驶入定位点坐标，所述定位点坐标位于围岩下方；

驱动第三旋转电机，使伺服电动缸的摆动面与掌子面平行；

驱动第二旋转电机，使相机组件指向欲扫描的围岩方向；

驱动伺服电动缸，使相机组件移动至围岩附近；

驱动第一旋转电机，使相机组件正对围岩，通过相机组件拍摄围岩，拍摄时通过定位机构对围岩进行坐标定位；

旋转伺服电动缸对围岩所在剖面的各个位置进行拍摄；

将围岩的各点坐标以及图像输入至模拟软件中，得到此围岩剖面的二维轮廓坐标和整个围岩成像图。