针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置及使用方法

文档序号:1843942 发布日期:2021-11-16 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置及使用方法 (Laser measuring device for monitoring horizontal displacement of comprehensive pipe gallery and using method ) 是由 蔡奇鹏 林鼎宗 林浩 方舒新 黄翀 陈星欣 庄言 施颖 蔡叶沁 蔡东旭 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供了针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置,包括:激光发射器、支架系统、刻度挡板系统;其中,所述激光发射器固定于综合管廊静止区域,用于提供激光束;所述支架系统包括多个支架,用于安装刻度挡板系统;所述刻度挡板系统由多个带刻度的刻度挡板组成,用于量测激光束在刻度挡板上的水平位置。本发明还提供了上述激光测量装置的使用方法。(The invention provides a laser measuring device for monitoring horizontal displacement of a comprehensive pipe rack, which comprises: the device comprises a laser emitter, a bracket system and a scale baffle system; the laser transmitter is fixed in a static area of the comprehensive pipe rack and used for providing laser beams; the bracket system comprises a plurality of brackets for mounting the scale baffle system; the scale baffle system consists of a plurality of scale baffles with scales and is used for measuring the horizontal position of the laser beam on the scale baffles. The invention also provides a using method of the laser measuring device.)

针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置及使用方法

技术领域

本发明专利涉及针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置及方法。

背景技术

随着城市的建设与发展,大量人口涌向城市,轨道交通、地下综合管廊、高层建筑的建设成为城市建设的主旋律,越来越多的基坑开挖工程在人口稠密的市区进行着。在深基坑的开挖过程中,周边土体的沉降与位移,对周边建构筑物的正常使用与安全运行带来了挑战,尤其是邻近的地下综合管廊等长线形构筑物。因此通过监测手段确保基坑工程施工过程中既有地下综合管廊的安全性显得格外重要,通过监测数据的分析,掌握管廊结构稳定性的变化规律,随时根据监测资料调整施工步序,消除安全隐患,是工程信息化施工的重要组成部分。

综合管廊,也叫“共同沟”,它容纳了包括市政、电力、通讯、燃气、给排水等各类管线,管廊结构的沉降、水平位移、相对扭转等都将导致管线应力过大、甚至廊体渗水漏水等情况。地下综合管廊管线桥架、检修车通道等占据大量廊内空间,监测条件受限,如何合理进行水平位移监测也是历来各监测单位的难题。

现有的水平位移监测方法有小角度法、视准线法和极坐标法等。其中小角度法需要在场地较为开阔的地方实施,且需要多次旋转全站仪,根据所测得的距离和角度用三角函数换算出位移量,需要价格昂贵的高精度全站仪才能保证测量精度。视准线法在视线较长或者地下结构空间空气浑浊情况下,照准误差较大,甚至照准困难,当监测区距离较长时,30倍的放大倍率无法满足读数要求。极坐标法也需要采用高精度全站仪进行测量,但实际测角和测距过程均有误差,所以测量精度较低,仅适用于精度要求较低的水平位移监测工作。

水平位移激光测量法是以激光光束线作为基准线,每个测量点设置支架系统和刻度挡板系统,对测量点处刻度挡板上的圆形激光光斑进行拍照,通过图像分析系统,确定出圆形激光光斑的形心坐标,与初始值对比来确定偏移量的监测方法。激光测量法原理简单,方法实用,成本低,读数简便,精度较高,具有很好的应用前景。

发明内容

本发明专利提供了针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置及方法,其克服了背景技术所存在的不足。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是:

针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置,包括:激光发射器、支架系统、刻度挡板系统;

其中,所述激光发射器固定于综合管廊静止区域,用于提供激光束;所述支架系统包括多个支架,用于安装刻度挡板系统;所述刻度挡板系统由多个带刻度的刻度挡板组成,用于量测激光束在刻度挡板上的水平位置。

在一较佳实施例中:所述的激光发射器悬挂于综合管廊顶板,并通过红外触发开关进行控制。

在一较佳实施例中:所述的激光发射器发射的激光束沿着综合管廊轴线方向保持水平,穿过综合管廊内部需要进行水平位移监测的区域。

在一较佳实施例中:所述的支架系统固定于综合管廊一侧的电缆支架上,支架系统在水平方向上不能侵入检测车辆的界限范围。

在一较佳实施例中:所述的支架系统中最靠近和最远离激光发射器的两个支架须位于综合管廊水平位移监测区外,与激光发射器相对保持静止;中间支架按等间距布置。

在一较佳实施例中:所述的支架包括水平延伸杆和垂直转动杆;其中,水平延伸杆固定于综合管廊电缆支架上,用于支撑刻度挡板;垂直转动杆垂直固定于水平延伸杆上,用于固定刻度挡板所需的转动轴。

在一较佳实施例中:所述刻度挡板通过转动轴连接于垂直转动杆上,并可绕转动杆转动;当不进行综合管廊的水平位移监测时,所述刻度挡板转动至平行于激光束方向的收纳位置;当进行水平位移测量时,所述刻度挡板绕轴转动至与激光束垂直的使用位置,并将刻度挡板固定于水平延伸杆上。

在一较佳实施例中:所述刻度挡板在迎着激光的一面布置横、纵两个方向的刻度网,刻度网由间距为1厘米的主刻度线组成,主刻度线上设置1毫米的分刻度。

本发明还提供了针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置的使用方法,包括如下步骤:

1)在综合管廊内部布置好激光发射器、支架系统、刻度挡板系统;

2)通过红外触发开关打开激光发射器,确保激光束穿过整个综合管廊水平位移监测区域;

3)从靠近激光发射器开始,向远离激光发射器方向,依次打开刻度挡板,使得激光束打在刻度挡板上;

4)依次对刻度挡板上的圆形激光光斑进行拍照,通过图像分析系统,确定出圆形激光光斑的形心坐标后,转动刻度挡板恢复至初始状态,避免影响下一个刻度挡板;所有刻度挡板上的激光光斑的形心均读取完成后,记录为初始值;

5)进行新一轮光斑形心坐标读取前,对最靠近和最远离激光发射器的两个刻度挡板上的激光光斑的形心坐标进行复核,如形心坐标与各自的初始值没有发生变化,表明激光发射器未受到扰动,无须进行坐标修正;如形心坐标与各自的初始值发生了变化,则将最远端的刻度挡板的形心坐标水平位移变化值,按与距离成正比的方式,确定其他所有刻度挡板的修正值;

6)确定完修正值后,对每一个刻度挡板进行激光光斑的形心坐标读取,与初始值间的差值,叠加上修正值后,便可得到该位置上综合管廊的水平位移值;

7)在后续新的观测周期上,重复步骤5)和步骤6),直至综合管廊水平位移监测结束。

本技术方案与背景技术相比,它具有如下优点:

1.本发明所述方案是基于光电技术的非接触式位移监测方案,其监测响应速度快,能够高频地采集变形数据。

2.本发明原理简单、方法实用,实施监测方便快捷,大大提高了工作效率,具有很好的工作前景。

3.与传统监测方法相比,本发明应用成本低、精度高,无需采用价格昂贵的全站仪进行监测,且受限于工业化制造水平,全站仪在使用过程中精度无法保证,需反复校准。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利作进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置的结构示意图;

图2绘示了一较佳实施例的支架系统和挡板系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述;显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等,应做广义理解,例如“连接”,可以是壁挂连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图1-图2,本实施例提供了针对综合管廊水平位移监测的激光测量装置,包括:激光发射器2、支架系统3、刻度挡板系统;

其中,所述激光发射器2固定于综合管廊静止区域5,用于提供激光束;所述支架系统3包括多个支架,用于安装刻度挡板系统;所述刻度挡板系统由多个带刻度的刻度挡板6组成,用于量测激光束在刻度挡板6上的水平位置。

具体来说,所述的激光发射器2通过激光发射器固定杆1悬挂于综合管廊顶板,并通过红外触发开关进行控制。所述的激光发射器2发射的激光束沿着综合管廊轴线方向保持水平,穿过综合管廊内部需要进行水平位移监测的区域4。所述的支架系统3固定于综合管廊一侧的电缆支架上,支架系统3在水平方向上不能侵入检测车辆的界限范围。

所述的支架系统3中最靠近和最远离激光发射器2的两个支架须位于综合管廊水平位移监测区外,与激光发射器2相对保持静止;中间支架按等间距布置。

具体来说,所述的支架包括水平延伸杆31和垂直转动杆23;其中,水平延伸杆31固定于综合管廊电缆支架上,用于支撑刻度挡板6;垂直转动杆23垂直固定于水平延伸杆31上,用于固定刻度挡板6所需的转动轴。

所述刻度挡板6通过转动轴连接于垂直转动杆23上,并可绕转动杆转动;当不进行综合管廊的水平位移监测时,所述刻度挡板6转动至平行于激光束方向的收纳位置;当进行水平位移测量时,所述刻度挡板6绕轴转动至与激光束垂直的使用位置,并将刻度挡板6固定于水平延伸杆31上。

所述刻度挡板6在迎着激光的一面布置横、纵两个方向的刻度网,刻度网由间距为1厘米的主刻度线组成,主刻度线上设置1毫米的分刻度。

上述的测量装置在使用时,包括以下步骤:

1)在综合管廊内部布置好激光发射器2、支架系统3、刻度挡板系统;

2)通过红外触发开关打开激光发射器2,确保激光束穿过整个综合管廊水平位移监测区域。

3)从靠近激光发射器开始,向远离激光发射器方向,依次打开刻度挡板6,使得激光束打在刻度挡板6上。

4)依次对刻度挡板6上的圆形激光光斑进行拍照,通过图像分析系统,确定出圆形激光光斑的形心坐标后,转动刻度挡板6恢复至初始状态,避免影响下一个刻度挡板6;所有刻度挡板6上的激光光斑的形心均读取完成后,记录为初始值。

5)进行新一轮光斑形心坐标读取前,对最靠近和最远离激光发射器2的两个刻度挡板6上的激光光斑的形心坐标进行复核,如形心坐标与各自的初始值没有发生变化,表明激光发射器2未受到扰动,无须进行坐标修正;如形心坐标与各自的初始值发生了变化,则将最远端的刻度挡板6的形心坐标水平位移变化值,按与距离成正比的方式,确定其他所有刻度挡板的修正值。

6)确定完修正值后,对每一个刻度挡板6进行激光光斑的形心坐标读取,与初始值间的差值,叠加上修正值后,便可得到该位置上综合管廊的水平位移值。

7)在后续新的观测周期上,重复步骤5)和步骤6),直至综合管廊水平位移监测结束。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均属于侵犯本发明保护范围的行为。

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