一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置，包括激光测距传感器，还包括主机外壳和外置电源，主机外壳上设置有激光测距开关按钮、电源开关按钮和电源插孔，电源插孔与外置电源连接，主机外壳内设置有ARM开发板和步进电机，步进电机的旋转轴伸出主机外壳与激光测距传感器连接，ARM开发板与激光测距传感器连接，ARM开发板通过电源开关按钮与电源插孔连接，ARM开发板与步进电机连接，激光测距开关按钮与激光测距传感器连接。本实用新型本实用新型采用激光测距的方式确定隧道断面上任一点的空间位置，可以通过统计隧道端面上各个点的空间位置，可描绘出隧道二维断面的轮廓形态，减少了人工测量读数带来的人为因素影响。
【专利说明】
一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及隧道断面测量领域，更具体涉及一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置。【背景技术】
[0002]随着我国交通基础设施建设规模的不断扩大，隧道数量和里程也逐渐增加，由于隧道建设的施工难度大、所处工程地质环境复杂，在施工和运营过程中需要进行精确的测量和实时监测。
[0003]隧道断面的测量是一项在隧道施工中和竣工验收阶段必须进行的测量工作。在隧洞开挖过程中，精确、快速地测量出已经开挖的断面轮廓线，可有效计算超欠挖量、加快施工进度，节约建设成本;在隧道竣工验收阶段，通过一定间隔的实测断面同设计断面比照资料，可以作为工程质量评定和运营管理的依据;在隧道运营过程中，可实时测量隧道断面形状，监测隧道变形。因此，隧道断面测量在隧道工程建设及运营过程中具有重要的作用。
[0004]目前常用的隧道断面测量方法包括全站仪、断面仪、水准仪、激光测距等，一般是采用非连续、逐点测量的方式。这些测量方法存在以下的缺点:1)需要在现场逐点进行测量，操作繁琐、耗时费力，而且人为因素对测量精度的影响较大;2)对测量环境的要求较高， 光线微弱、场地狭窄等不利条件下均会导致测量的可靠度不高;3)每个断面能够测量的点位有限，难以准确反映整个断面的形态;4)测量数据通常采用现场人工记录和计算的方式完成，难以实现测量数据库的管理，分析效率较低。因此，传统的隧道断面测量方法以无法满足隧道施工及运营对自动化、信息化测量技术的需求，迫切需要一种实时、快速、准确的断面量测技术。【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置。通过激光测距传感器可实现准确测量隧道断面上任一点与测量中心点的距离，激光测距传感器与步进电机相连，通过步进电机的转动实现旋转式扫描测距， 根据所测距离和步进电机的旋转角度计算出测量点的坐标，这样便可以实现隧道二维断面形状的测量。
[0006]本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现:
[0007]—种旋转式激光测量隧道二维断面的装置，包括激光测距传感器，还包括主机外壳和外置电源，主机外壳上设置有激光测距开关按钮、电源开关按钮和电源插孔，电源插孔与外置电源连接，主机外壳内设置有ARM开发板和步进电机，步进电机的旋转轴伸出主机外壳与激光测距传感器连接，ARM开发板与激光测距传感器连接，ARM开发板通过电源开关按钮与电源插孔连接，ARM开发板与步进电机连接，激光测距开关按钮与激光测距传感器连接。
[0008]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点:
[0009]1)本实用新型采用激光测距的方式确定隧道断面上任一点的空间位置，可以通过统计隧道端面上各个点的空间位置，可描绘出隧道二维断面的轮廓形态，减少了人工测量读数带来的人为因素影响；
[0010]2)本实用新型采用步进电机连接激光测距传感器的方式，实现了自动旋转式量测，可连续对同一断面进行多次量测，保证量测数据的有效性，并可以实时监测隧道壁面位移的变化；[〇〇11]3)本实用新型采用ARM开发板完成数据的传输、处理、存储、显示，占据空间小，操作简单，易于连接组装，并降低了生产成本。
[0012]4)本实用新型的测试和操作过程简单，各部件安全可靠、不易损坏，降低了测试复杂性，提高了测试可操作性。
[0013]5)本实用新型的测试原理成熟、结构简单、精度高、稳定性好、易于装配和操作、实用性强。【附图说明】[0〇14]图1为本实用新型的结构不意图；
[0015]图2为本实用新型的部件电机部分结构示意图；
[0016]图3为本实用新型的现场测量工作示意图。
[0017]图中，卜外置电源;2-主机，3-激光测距传感器，4-ARM开发板;5-电源开关按钮;6-激光测距开关按钮;7-电源插孔;8-主机外壳;9-步进电机;10-测量点；11-隧道二维断面。【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细描述。
[0019]如图1?3所示，一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置，包括激光测距传感器 3,还包括主机外壳8和外置电源1，主机外壳8上设置有激光测距开关按钮6、电源开关按钮5 和电源插孔7,电源插孔7与外置电源1连接，主机外壳8内设置有ARM开发板4和步进电机9， 步进电机9的旋转轴伸出主机外壳8与激光测距传感器3连接，ARM开发板4与激光测距传感器3连接，ARM开发板4通过电源开关按钮5与电源插孔7连接，ARM开发板4与步进电机9连接， 激光测距开关按钮6与激光测距传感器3连接。
[0020]如图1所示，ARM开发板4在主机外壳8内部通过导线与激光测距传感器3连接，激光测距传感器3的距离数据传输至ARM开发板4;ARM开发板4在主机外壳8内部通过导线与步进电机9连接，用于向步进电机9发送旋转指令，控制步进电机9的旋转;ARM开发板4在主机外壳8内部通过导线与电源开关按钮5连接，用于给ARM开发板4供电。
[0021]如图1所示，电源开关按钮5通过导线与电源插孔7相连接，用于控制外置电源1的供电和断电；激光测距开关按钮6通过导线与激光测距传感器3相连接，用于控制激光测距传感器3的开启和关闭。[〇〇22]如图2所示，激光测距传感器3与步进电机9的旋转轴连接，随着步进电机9的工作， 激光测距传感器3实现旋转式的扫描动作。[〇〇23]如图3所示，现场测量时，装置放置在隧道的中心位置，通过激光测距传感器3获得隧道二维断面11上的测量点10的距离数据，描绘出隧道二维断面11的形状。
[0024]利用本实用新型进行测试的步骤是:[〇〇25]步骤1、在隧道地面中心线上任一点放置和固定主机外壳8,并保证主机外壳8与隧道地面的垂直距离不小于50cm，确保激光测距传感器3的旋转；[〇〇26]步骤2、将外置电源1与电源插孔7相连接，打开电源开关按钮5,给ARM开发板4供电；[〇〇27]步骤3、通过ARM开发板4控制步进电机9的旋转，控制激光测距传感器3出射激光光线处于接近水平的状态，并设定为激光测距传感器3的初始位置；[〇〇28] 步骤4、打开激光测距开关按钮6，开启激光测距传感器3，开始步进电机9的旋转， 通过激光测距传感器3连续记录激光测距数据，量测并绘制隧道二维断面的形状。[〇〇29]步骤5、采集完数据后，保存量测数据，该断面测量工作完成。
[0030]步骤6、调整主机外壳8的安放点，返回步骤1继续开始下一个断面的测量工作。
[0031]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种旋转式激光测量隧道二维断面的装置，包括激光测距传感器(3)，其特征在于， 还包括主机外壳(8)和外置电源(1)，主机外壳(8)上设置有激光测距开关按钮(6)、电源开 关按钮(5)和电源插孔(7)，电源插孔(7)与外置电源(1)连接，主机外壳(8)内设置有ARM开 发板(4)和步进电机(9)，步进电机(9)的旋转轴伸出主机外壳(8)与激光测距传感器(3)连 接，ARM开发板(4)与激光测距传感器(3)连接，ARM开发板(4)通过电源开关按钮(5)与电源 插孔(7)连接，ARM开发板(4)与步进电机(9)连接，激光测距开关按钮(6)与激光测距传感器 (3)连接。
【文档编号】G01C7/06GK205593520SQ201620410192
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】韩增强, 王川婴, 胡胜, 邹先坚, 汪进超, 王益腾
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所