一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法

摘要

本发明公开了一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法，包括：载物平台设置在检测车顶部，并通过载物平台支座与检测车连接，所述检测车顶部设置移动槽，载物平台支座嵌于移动槽内部，能够做旋转运动或者沿所述移动槽水平移动；载物平台自动调节系统对称安装于载物平台两侧中间位置，所述步进式移动控制系统设置在载物平台上，全断面形状检测仪器固定于步进式移动控制系统上，步进式移动控制系统带动全断面形状检测仪器沿载物平台移动完成测量。

权利要求

1.一种车载式隧道全断面形状检测装置，包括：检测车、全断面形状检测仪器以及主控制器；其特征是，还包括：载物平台、载物平台自动调节系统、步进式移动控制系统以及移动槽；

所述载物平台设置在检测车顶部，并通过载物平台支座与检测车连接，所述检测车顶部设置移动槽，载物平台支座嵌于移动槽内部，能够做旋转运动或者沿所述移动槽水平移动；载物平台自动调节系统对称安装于载物平台两侧中间位置，用于采集载物平台位置角度信息并传送至主控制器，主控制器根据接收到的信息调节载物平台的位置；所述步进式移动控制系统设置在载物平台上，全断面形状检测仪器固定于步进式移动控制系统上，步进式移动控制系统带动全断面形状检测仪器沿载物平台移动完成测量。

2.如权利要求1所述的一种车载式隧道全断面形状检测装置，其特征是，所述载物平台设置长方形通道，步进式移动控制系统控制步进式仪器沿所述长方形通道轴线方向移动，并控制步进式仪器的移动速度和距离。

3.如权利要求1所述的一种车载式隧道全断面形状检测装置，其特征是，所述载物平台自动调节系统用于实现载物平台的调平及移动；载物平台自动调节系统内安装有激光测距仪和水平监测仪，所述激光测距仪器用于测量载物平台两边距隧道两侧的距离，所述水平监测仪用于测量载物平台倾斜角度的位置信息。

4.如权利要求1所述的一种车载式隧道全断面形状检测装置，其特征是，所述步进式移动控制系统用于控制全断面形状检测仪器沿载物平台移动，并控制其移动速度和距离；步进式移动控制系统包括步进式电机，通过控制步进式电机脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制步进式电机脉冲频率来控制步进式电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

5.一种如权利要求1所述的车载式隧道全断面形状检测装置的检测方法，其特征是，包括以下步骤：

A.通过旋转及平移载物平台，将载物平台调整到隧道轴线位置；同时调平载物平台，保证全断面形状检测仪器在测量过程中保持水平；

B.通过步进式移动控制系统实现全断面测量仪器在载物平台的匀速移动连续测量或间隔不同距离进行测量；主控制器设置不同间隔距离控制步进式移动控制系统分别移动固定距离，使全断面形状检测仪器完成对所在位置处断面测量；在进行连续测量时，主控制器控制步进式移动控制系统在载物平台上匀速移动，从而使断面检测仪器完成连续测量；期间测量信息反馈至主控制器存储处理；

C.测量数据保存至主控制器，并进行处理。

说明书

一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隧道断面检测技术，尤其涉及一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法。

背景技术

[0002] 在隧道工程中，测量仪器的运用十分频繁，其中一些仪器操作比较繁琐，需要人工调节，费时费力，同时不易携带。断面仪主要用于隧道开挖过程中的隧道断面检测，铁路隧道通行限界检测等。断面仪在测量过程中，有测量当前断面功能及测量前方断面功能等，需要进行人工调平。测量当前断面功能是测量与隧道轴线正交仪器当前位置的断面(内轮廓)或限界。测量前方断面功能是测量与隧道轴线正交的仪器所在位置的前方预设距离处断面。在运用测量前方断面功能，测量与隧道轴线正交的仪器所在位置的前后方预设距离处断面时，测量前后方断面时的精度要比测量当前断面稍低，在需要精确检测仪器所在当前断面的情况下，需使用当前断面测量功能，则需重新移动仪器至当前断面，并重新手动调平仪器测量，造成不便。在使用测量前方断面功能时，可设置不同米数完成对前方不同断面的检测，反过来向后也可以检测同样多的断面，但在测量过程中不能接连对所有断面进行全空间的连续测量。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种车载式隧道全断面形状检测装置及方法，该装置可自动调平、可调节载物平台位置、可不用多次调节对不同断面使用当前断面测量功能或可沿隧道进行连续测量，有利于提高检测精度，节省人力，提高效率。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

[0005] 一种车载式隧道全断面形状检测装置，包括：

[0006] 检测车、载物平台、载物平台自动调节系统、全断面形状检测仪器、步进式移动控制系统、移动槽以及主控制器；

[0007] 所述载物平台设置在检测车顶部，并通过载物平台支座与检测车连接，所述检测车顶部设置移动槽，载物平台支座嵌于移动槽内部，能够做旋转运动或者沿所述移动槽水平移动；

[0008] 载物平台自动调节系统对称安装于载物平台两侧中间位置，用于采集载物平台位置角度信息并传送至主控制器，主控制器根据接收到的信息调节载物平台的位置；所述步进式移动控制系统设置在载物平台上，全断面形状检测仪器固定于步进式移动控制系统上，步进式移动控制系统带动全断面形状检测仪器沿载物平台移动完成测量。

[0009] 所述载物平台设置长形通道，步进式移动控制系统控制步进式仪器沿所述长方形通道轴线方向移动，并控制步进式仪器的移动速度和距离。

[0010] 所述载物平台自动调节系统用于实现载物平台的调平及移动；载物平台自动调节系统内安装有激光测距仪和水平监测仪，所述激光测距仪器用于测量载物平台两边距隧道两侧的距离，所述水平监测仪用于测量载物平台倾斜角度的位置信息。

[0011] 所述步进式移动控制系统用于控制全断面形状检测仪器沿载物平台移动，并控制其移动速度和距离；步进式移动控制系统包括步进式电机，通过控制步进式电机脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制步进式电机脉冲频率来控制步进式电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。

[0012] 一种车载式隧道全断面形状检测装置的检测方法，包括以下步骤：

[0013] A.通过旋转及平移载物平台，将载物平台调整到隧道轴线位置；同时调平载物平台，保证全断面形状检测仪器在测量过程中保持水平；

[0014] B.通过步进式移动控制系统实现全断面测量仪器在载物平台的匀速移动连续测量或间隔不同距离进行测量；主控制器设置不同间隔距离控制步进式移动控制系统分别移动固定距离，使全断面形状检测仪器完成对所在位置处断面测量；在进行连续测量时，主控制器控制步进式移动控制系统在载物平台上匀速移动，从而使断面检测仪器完成连续测量；期间测量信息反馈至主控制器存储处理；

[0015] C.测量数据保存至主控制器，并进行处理。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 本发明研究可用于隧道全断面形状检测，是一种车载式检测仪器，避免了传统仪器沉重不易携带的缺点。载物平台由自动调节系统移动及调平，相比人工调平，提高效率，避免多次调平。同时仪器由步进式移动控制系统控制沿平台运动，可控制移动距离及速度，从而可对隧道断面进行连续测量或对不同间隔断面的测量，在不用多次调平的情况下实现当前断面检测，提高精度。主控制器对载物平台及仪器进行调节，同时将测量数据进行处理。

附图说明

[0018] 图1是本发明的结构示意图；

[0019] 其中，1.检测车、2.载物平台、3.载物平台支座、4.载物平台支座移动槽、5.步进式移动控制系统、6.载物平台自动调节系统一、7.载物平台自动调节系统二、8.主控制器、9.全断面形状检测仪器。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0021] 图1中，一种车载式隧道全断面形状检测装置，包括检测车1、载物平台2、载物平台支座3、载物平台支座移动槽4、步进式移动控制系统5、载物平台自动调节系统一6、载物平台自动调节系统二7、主控制器8、全断面形状检测仪器9。车载式全断面形状检测装置，用于检测断面轮廓。载物平台2与全断面形状检测仪器9相连，并通过可旋转支座3与检测车1结合，并通过支座3实现旋转和移动，移动时沿载物平台支座移动槽4移动。用于确定仪器移动方位。载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7分别位于载物平台2之上，用于载物平台2调平及移动。

[0022] 载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7对称安装于载物平台2两侧中间位置，采集载物平台2位置角度信息反馈至主控制器8，主控制器8根据反馈信息通过载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7调节载物平台位置。全断面形状检测仪器9固定于步进式移动控制系统5上，同时步进式移动控制系统5位于载物平台通道上，步进式移动控制系统5在主控制器8的控制下带动全断面形状检测仪器9沿载物平台移动完成测量，测量信息反馈至主控制器8处理。

[0023] 载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7内分别安装有激光测距仪器，可测量载物平台2两边距隧道两侧距离，距离相等则载物平台2处于轴线位置。同时系统内安装有水平监测仪，可测量载物平台2倾斜角度位置信息。载物平台2可绕载物平台支座3多角度转动调整其水平角度，载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7分别将采集的信息反馈至主控制器8，主控制器8根据反馈信息调整载物平台2围绕载物平台支座3转动调平。然后主控制器8根据反馈信息控制载物平台2围绕支座水平转动，或随支座移动槽平移，从而实现其调整到轴线位置。期间载物平台2位置角度信息随时反馈至主控制器8，并及时调整。

[0024] 步进式移动控制系统5内部主要是由步进式电机构成，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。主控制器8通过控制步进式移动控制系统5控制全断面形状检测装置的速度及位置。

[0025] 主控制器8可通过载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7调节载物平台2于隧道轴线位置，同时仪器载物平台2处于调平状态。通过控制步进式移动控制系统5使仪器沿载物平台2的移动，控制其移动速度和距离。同时控制检测仪器9进行检测。

[0026] 步进式移动控制系统5控制仪器9沿载物平台2的移动，控制其移动速度和距离。

[0027] 一种车载式隧道全断面形状检测装置使用方法，包括以下步骤：

[0028] A.首先将检测车1开至要检测断面，打开整个系统，开始调整载物平台2；

[0029] B.主控制器8通过载物平台自动调节系统一6和载物平台自动调节系统二7调节载物平台2于隧道轴线位置，期间载物平台2可随载物平台支座3旋转，也可随支座移动槽4平移，从而实现其调整到轴线位置。同时调平仪器载物平台2，保证仪器在测量过程中保持水平；

[0030] C.计算机通过步进式移动控制系统5实现全断面测量仪器9在载物平台的匀速移动连续测量或间隔不同距离进行测量；主控制器8设置不同间隔距离控制步进式移动控制系统5分别移动固定距离，使断面检测仪器完成对所在位置处断面测量。在进行连续测量时，主控制器8可控制步进式移动控制系统5在载物平台2上匀速移动，从而使断面检测仪器完成连续测量。期间测量信息反馈至主控制器8存储处理。

[0031] D.仪器测量数据保存至主控制器8，并进行处理。将检测车1移至下段需测量断面继续测量。

[0032] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。