一种自动化测斜装置及控制方法

文档序号:1949499 发布日期:2021-12-10 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 一种自动化测斜装置及控制方法 (Automatic inclination measuring device and control method ) 是由 李邱林 张雷 唐锡彬 徐静 王得洪 王宏胜 王建成 赵乐 杨乾 欧如坪 任文龙 于 2021-10-11 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种自动化测斜装置,包括:控制器;测斜仪电缆;测斜传感器,所述测斜传感器与控制器通过测斜仪电缆连接与电连接;还包括:电磁感应芯片,所述电磁感应芯片为RFID标签,电磁感应芯片包括n个,n个电磁感应芯片记录不同的深度信息,n为大于等于2的正整数,n个电磁感应芯片沿测斜仪电缆长度方向均匀分布;电磁感应芯片读取装置,所述电磁感应芯片读取装置包括开口环和RFID读取器,所述开口环为设有一个开口的环体,开口环上固定连接RFID读取器,开口环内径大于测斜仪电缆外径,开口环内径减测斜仪电缆外径小于RFID读取器检测半径。以解决现有技术测斜仪电缆长度测量需要将测斜仪拉出钻孔才能完成测量的问题。(The invention discloses an automatic inclination measuring device, which comprises: a controller; an inclinometer cable; the inclination measuring sensor is connected and electrically connected with the controller through an inclinometer cable; further comprising: the electromagnetic induction chip is an RFID (radio frequency identification) tag and comprises n electromagnetic induction chips, wherein the n electromagnetic induction chips record different depth information, n is a positive integer greater than or equal to 2, and the n electromagnetic induction chips are uniformly distributed along the length direction of the inclinometer cable; the electromagnetic induction chip reading device comprises a split ring and an RFID reader, wherein the split ring is a ring body provided with an opening, the RFID reader is fixedly connected to the split ring, the inner diameter of the split ring is larger than the outer diameter of an inclinometer cable, and the inner diameter of the split ring is smaller than the outer diameter of the inclinometer cable and is smaller than the detection radius of the RFID reader. The problem that the length measurement of the cable of the inclinometer needs to be completed by pulling the inclinometer out of a drill hole in the prior art is solved.)

一种自动化测斜装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动化测斜装置及控制方法,属于测斜技术领域。

背景技术

深部位移监测方法广泛用于边坡、滑坡和城市深基坑等监测中,一般采用钻孔测斜法进行测量,目前常规的深层水平位移监测主要通过测斜传感器测量。

现有的测斜传感器存在的问题是,使用时需要测量测斜传感器的深度,而这个深度的测量使用的是测量放入钻孔中测斜仪电缆的长度,测斜仪电缆长度测量需要将测斜仪拉出钻孔才能完成测量,这一是费事费力,二是不能实现自动化监测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:提供一种自动化测斜装置及控制方法,以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是:一种自动化测斜装置,包括:

控制器;

测斜仪电缆;

测斜传感器,所述测斜传感器与控制器通过测斜仪电缆连接与电连接;

还包括:

电磁感应芯片,所述电磁感应芯片为RFID标签,电磁感应芯片包括n个,n个电磁感应芯片记录不同的深度信息,n为大于等于2的正整数,n个电磁感应芯片沿测斜仪电缆长度方向均匀分布;

电磁感应芯片读取装置,所述电磁感应芯片读取装置包括开口环和RFID读取器,所述开口环为设有一个开口的环体,开口环上固定连接RFID读取器,开口环内径大于测斜仪电缆外径,开口环内径减测斜仪电缆外径小于RFID读取器检测半径。

进一步地,所述开口环的开口长度小于测斜仪电缆直径,开口环材料为弹性材料。

进一步地,还包括:

无线传输模块,所述无线传输模块与控制器电连接。

进一步地,还包括:

自动卷线机,所述自动卷线机将测斜仪电缆卷绕;

所述自动卷线机包括:

底座;

卷扬机,所述卷扬机固定连接在底座上,卷扬机与控制器电连接;

第一支撑杆,所述第一支撑杆一端固定连接在底座与卷扬机收线方向相对的侧部,第一支撑杆另一端固定连接电磁感应芯片读取装置,电磁感应芯片读取装置的开口环中轴线与竖直方向平行。

进一步地,所述第一支撑杆为长度可调节的伸缩杆。

进一步地,还包括:

第二支撑杆,所述第二支撑杆一端固定连接在底座上,第二支撑杆端部转动连接从动轮,所述从动轮侧表面开有绕从动轮中轴线一周的线槽,所述第二支撑杆为长度可调节的伸缩杆。

进一步地,还包括:

旋转编码器,所述旋转编码器固定连接在支撑杆上,旋转编码器转轴与从动轮转轴固定连接,旋转编码器转轴与从动轮转轴同轴,旋转编码器与控制器电连接。

进一步地,所述从动轮的线槽为开口处宽度大于底部宽度的槽体,底部宽度小于测斜仪电缆直径;所述槽体内表面固定连接一层橡胶,橡胶表面设有防滑纹。

一种自动化测斜装置的控制方法,所述控制方法包括以下步骤:

控制器控制自动巻线机将测斜仪电缆卷绕;

电磁感应芯片读取装置读取RFID标签的深度信息得到深度信息H1;

控制器从电磁感应芯片读取装置读取到RFID标签的深度信息后将脉冲数n清零,从0开始统计旋转编码器的脉冲数n,控制器根据施力半径r和脉冲数n计算电缆线移动的距离d,d=2πr(n/N),N为旋转编码器旋转一圈的脉冲数,,施力半径r是指测斜仪电缆与从动轮切点到从动轮中心的距离;

控制器计算测斜传感器精确深度信息L=H1+2πr(n/N);

还包括施力半径校准方法,校准方法的步骤为:

控制器控制自动巻线机将测斜仪电缆卷绕使得电磁感应芯片读取装置读取到两个相邻的RFID标签的深度信息H2和H3;

控制器统计两个相邻的RFID标签之间的脉冲数n1;

控制器校准施力半径r=N*(H1-H2)/(2πn1)。

本发明的有益效果是:

本发明通过电磁感应芯片记录电缆线不同部位的深度信息,通过电磁感应芯片读取装置读取电磁感应芯片的深度信息,从而获取测斜传感器在钻孔中的深度,深度信息的获取无需将测斜传感器拉出钻孔,读取深度信息过程完全自动化,工作效率得到极大提升。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图;

图2为图1中D处的局部视图;

图3为发明实施例的开口环处的结构示意图;

图4为发明实施例的测斜传感器的前视图;

图5为图4中A-A剖面线处的剖视图处;

图6为图5中B处的局部视图;

图7为发明实施例的从动轮处的结构示意图;

图8为图7中C-C剖面线处的剖视图处;

图9为发明实施例的电路连接框图。

具体实施方式

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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;术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,此外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,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。

本申请实施例通过一种自动化测斜装置,解决了现有技术测斜仪电缆长度测量需要将测斜仪拉出钻孔才能完成测量的问题,实现了测斜传感器1深度信息的自动化测量,工作效率得到极大提升。

本申请实施实例中的技术方案为解决测斜仪电缆长度测量需要将测斜仪拉出钻孔才能完成测量的问题,总体思路如下:

通过电磁感应芯片2-3记录电缆线不同部位的深度信息,通过电磁感应芯片读取装置读取电磁感应芯片2-3的深度信息,从而获取测斜传感器1在钻孔中的深度,深度信息的获取无需将测斜传感器1拉出钻孔,读取深度信息过程完全自动化,工作效率得到极大提升。

为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。

实施实例1:参考图1至图9,一种自动化测斜装置,包括:控制器5;测斜仪电缆2;测斜传感器1,所述测斜传感器1与控制器5通过测斜仪电缆2连接与电连接;还包括:电磁感应芯片2-3,所述电磁感应芯片2-3为RFID标签,电磁感应芯片2-3包括n个,n个电磁感应芯片2-3记录不同的深度信息,n为大于等于2的正整数,n个电磁感应芯片2-3沿测斜仪电缆2长度方向均匀分布;电磁感应芯片读取装置,所述电磁感应芯片读取装置包括开口环3-3和RFID读取器4,所述开口环3-3为设有一个开口的环体,开口环3-3上固定连接RFID读取器4,开口环3-3内径大于测斜仪电缆2外径,开口环3-3内径减测斜仪电缆2外径小于RFID读取器4检测半径。这里的控制器5为PLC等带外围元件的控制组件。

通过电磁感应芯片2-3记录电缆线不同部位的深度信息,通过电磁感应芯片读取装置读取电磁感应芯片2-3的深度信息,从而获取测斜传感器1在钻孔中的深度,深度信息的获取无需将测斜传感器1拉出钻孔,读取深度信息过程完全自动化,工作效率得到极大提升。通过开口环3-3将测斜仪电缆2位置限定,避免测斜仪电缆2跑出开口环3-3导致电磁感应芯片2-3不在电磁感应芯片读取装置的检测半径。

所述测斜仪电缆2包括:电缆线本体2-1;屏蔽层2-2,所述屏蔽层2-2为金属薄膜,屏蔽层2-2设置在电缆线本体2-1外面,屏蔽层2-2将电缆线本体2-1侧表面完全覆盖,所述电磁感应芯片2-3设置在屏蔽层2-2外面;保护软管2-4,所述保护软管2-4为软质塑料,保护软管2-4与测斜仪电缆2同轴并将电缆线本体2-1和电磁感应芯片2-3套接在其内。

通过屏蔽层2-2将电缆线本体2-1外的电磁干扰屏蔽,避免电磁干扰电缆线本体2-1内的信号传输,在保证测斜仪电缆2具有柔软可弯曲特性的同时通过保护软管2-4保护电磁感应芯片2-3。

进一步地,所述开口环3-3的开口长度小于测斜仪电缆2直径,开口环3-3材料为弹性材料。

开口环3-3为弹性材料使得开口环3-3的开口能够改变同时不损坏开口环3-3,开口环3-3的开口长度小于测斜仪电缆2直径使得开口环3-3能够将测斜仪电缆2位置限定在开口环3-3内。

进一步地,还包括:无线传输模块6,所述无线传输模块6与控制器5电连接。

通过无线传输模块6,使得测量结果可发送到远端,实现远端实时监测。

进一步地,还包括:自动卷线机,所述自动卷线机将测斜仪电缆2卷绕;所述自动卷线机包括:底座3-1;卷扬机3-2,所述卷扬机3-2固定连接在底座3-1上,卷扬机3-2与控制器5电连接;第一支撑杆3-4,所述第一支撑杆3-4一端固定连接在底座3-1与卷扬机3-2收线方向相对的侧部,第一支撑杆3-4另一端固定连接电磁感应芯片读取装置,电磁感应芯片读取装置的开口环3-3中轴线与竖直方向平行。

通过自动卷线机收放测斜仪电缆2从而控制测斜传感器1的深度,通过第一支撑杆3-4连接电磁感应芯片读取装置,使得电磁感应芯片读取装置能够读取电磁感应芯片2-3的深度信息。

进一步地,所述第一支撑杆3-4为长度可调节的伸缩杆。

通过将第一支撑杆3-4设为长度可调节的伸缩杆,使得电磁感应芯片读取装置与电磁感应芯片2-3的相对位置可调。

进一步地,还包括:第二支撑杆3-6,所述第二支撑杆3-6一端固定连接在底座3-1上,第二支撑杆3-6端部转动连接从动轮3-5,所述从动轮3-5侧表面开有绕从动轮3-5中轴线一周的线槽3-5-1,所述第二支撑杆3-6为长度可调节的伸缩杆。

通过第二支撑杆3-6连接从动轮3-5,从动轮3-5可为测斜仪电缆2提供滚动摩擦,减小测斜仪电缆2的摩擦损耗。测斜仪电缆2放置在线槽3-5-1内,使得电缆不易落出从动轮3-5。

进一步地,还包括:旋转编码器3-6,所述旋转编码器3-6固定连接在支撑杆上,旋转编码器3-6转轴与从动轮3-5转轴固定连接,旋转编码器3-6转轴与从动轮3-5转轴同轴,旋转编码器3-6与控制器5电连接。

通过旋转编码器3-6检测从动轮3-5旋转圈数,可通过旋转编码器3-6的脉冲信号和电缆线与从动轮3-5切点到从动轮3-5中心的距离计算测斜仪电缆2移动距离。

进一步地,所述从动轮3-5的线槽3-5-1为开口处宽度大于底部宽度的槽体,底部宽度小于测斜仪电缆2直径;所述槽体内表面固定连接一层橡胶,橡胶表面设有防滑纹。

通过设置从动轮3-5的线槽3-5-1为开口处宽度大于底部宽度的槽体,使得测斜仪电缆2与从动轮3-5之间的压力越大,测斜仪电缆2陷入动轮的线槽3-5-1越深,从而保证了测斜仪电缆2与从动轮3-5之间的摩擦力,另一方面对于不同线径的测斜仪电缆2,从动轮3-5都能保证测斜仪电缆2与从动轮3-5之间的摩擦力。橡胶与防滑纹能够增加测斜仪电缆2与从动轮3-5之间的摩擦力,避免从动轮3-5与测斜仪电缆2之间打滑。

一种自动化测斜装置的控制方法,所述控制方法包括以下步骤:

控制器5控制自动巻线机将测斜仪电缆2卷绕;

电磁感应芯片读取装置读取RFID标签的深度信息得到深度信息H1;

控制器5从电磁感应芯片读取装置读取到RFID标签的深度信息后将脉冲数n清零,从0开始统计旋转编码器3-6的脉冲数n,控制器5根据施力半径r和脉冲数n计算电缆线移动的距离d,d=2πr(n/N),N为旋转编码器3-6旋转一圈的脉冲数,施力半径r是指测斜仪电缆2与从动轮3-5切点到从动轮3-5中心的距离;

控制器5计算测斜传感器1精确深度信息L=H1+2πr(n/N);

还包括施力半径校准方法,校准方法的步骤为:

控制器5控制自动巻线机将测斜仪电缆2卷绕使得电磁感应芯片读取装置读取到两个相邻的RFID标签的深度信息H2和H3;

控制器5统计两个相邻的RFID标签之间的脉冲数n1;

控制器5校准施力半径r=N*(H1-H2)/(2πn1)。

由于仅通过电磁感应芯片读取装置读取电磁感应芯片2-3上的测斜传感器1深度信息较为粗略,仅能得到电磁感应芯片2-3处的深度信息,电磁感应芯片2-3之间的空白处则没有办法读取,使得测量结果精确度差,现有技术仅能通过增加电磁感应芯片2-3数量实现,但这样做一是增加了成本,二是电磁感应芯之间的空白地带还是无能为力,精确度一样较差。这里通过测斜仪电缆2带动从动轮3-5转动,从动轮3-5转动带动旋转编码器3-6转动,通过统计旋转编码器3-6的脉冲信号,然后结合从施力半径r计算从上一个电磁感应芯片2-3处到待测量处的距离,通过上一个电磁感应芯片2-3的深度加上上一个电磁感应芯片2-3处到待测量处的距离从而得到准确的距离。

由于从动轮3-5的线槽3-5-1为开口处宽度大于底部宽度的槽体,因此不同测斜仪电缆2线径和不同压力施力半径r都不相同,为了测量结果精确,通过测量两相邻电磁感应芯片2-3的脉冲数,然后通过两相邻磁感应芯片的间距计算即可得到施力半径r的准确值,每次测量之前进行一次校准,可提升测量结果的精确度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

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