CN104048638A

CN104048638A - 一种推式平面平整度测量及控制装置

Info

Publication number: CN104048638A
Application number: CN201410298134.6A
Authority: CN
Inventors: 张震
Original assignee: Qingdao University
Current assignee: Qingdao University
Priority date: 2014-06-29
Filing date: 2014-06-29
Publication date: 2014-09-17

Abstract

一种推式平面平整度测量及控制装置，包括脉冲半导体二极管，发射光学处理器，接收光学处理器，光电探测器，振动加速度传感器，五轮仪传感器，电流检测变换器，第一A/D转换器，第二A/D转换器，单片机，笔记本；脉冲半导体二极管，发射光学处理器组成激光发射器；接收光学处理器，光电探测器组成激光接受器；光电传感器和微型计算机组成五轮仪传感器；激光发射装置和激光接收装置组成激光测距传感器；激光测距传感器安装在检测车的底部平面上，发射和接受激光脉冲信号；振动加速度传感器安装在检测车的车身上，接收检测车在竖直方向上的加速度，五轮仪传感器安装在检测车的底部的平板上接收车辆行驶距离的脉冲信号。

Description

一种推式平面平整度测量及控制装置

技术领域

本发明涉及一种便携式实时数据采集和控制测量系统，属于测控领域。

背景技术

长期以来，石油钻井基础平台的平整度问题一直是石油钻井井架设计安置过程中的一个难题，鉴于施工技术水平及设备的限制，误差一直以来都比较大，且生产过程中的检测设备效率低下，直观性差，设备安装的精度比较低。在很大程度上影响了生产的效率和设备的使用率。石油钻机基础平台的水平度对于快速安装钻机，钻机精确钻井，提高钻机钻井的工作效率具有至关重要的作用。国外对于基础平台表面平整度的检测研究起步较早，并且技术设备开发比较先进，基础平台表面平整度的检测技术设备大多由国外公司控制核心技术，在国内工程应用中的资金投入比较大，对于一般的工程应用来说，不够实际，并且进口的平整度仪器操作和检测内容有时不符合我国的实际应用要求，外文版的平整度仪器操作界面增加了进口仪器的操作难度，仪器的标定和维修保养往往依赖于原产国，使用不便，价格昂贵。我国研制的平整度仪基于激光飞行时间法的测距传感器进行距离检测，但是利用电子仪器对传播时间的检测，其测量精度很难进一步提高。目前平整度检测设备主要受传感器的个数、类型和检测方式的限制，存在着设备成本较高、测量精度较低的问题。而在工程测量中应用较多的水准测量，操作简单但是数据录入比较繁琐，效率比较底下。如今广泛应用的GPS测量的误差较大，尤其是高程误差较大。难以满足要求。

发明内容

本发明在于解决上述问题，通过激光测距传感器，振动加速度传感器，五轮仪传感器达到同时测量地面高程、振动加速度、距离和提高测量精度与测量速度的目的。本发明的技术方案如下：

一种推式平面平整度测量及控制装置，通过检测传感装置将工程地表面平整度信息转换成光信号，经处理整理成图像形式输出到电脑上。该装置包括脉冲半导体二极管，发射光学处理器，接收光学处理器，光电探测器，振动加速度传感器，五轮仪传感器，电流检测变换器，双积分数据处理器，第一A/D转换器，第二A/D转换器，单片机，笔记本；该发明中脉冲半导体二极管，发射光学处理器组成激光发射器；接收光学处理器，光电探测器组成激光接受器；光电传感器和微型计算机组成五轮仪传感器；激光发射装置和激光接收装置组成激光测距传感器；激光测距传感器安装在检测车的底部平面上，发射和接受激光脉冲信号；振动加速度传感器安装在检测车的车身上，在推动检测车行驶时接收检测车在竖直方向上的加速度，五轮仪传感器安装在检测车的底部的平板上接收车辆行驶距离的脉冲信号；推动检测车进行测量时，激光发射器中的脉冲半导体二极管发射出高频激光脉冲，经发射光学处理器对脉冲半导体二极管发射的激光进行进一步的准直后射向被测地面，并在被测地面表面上形成一个较小的光斑；接收光学处理器接收从被测地面反射回来的微弱激光信号，并对反射光进行聚焦或缩小光束截面处理；光电探测器将接收光学处理器处理后的光斑成像于光电探测器的光敏面上，使光信号变为电流信号；激光测距传感器输出的电流信号，电流检测变换器将激光测距器传来的电流信号转换电压信号，输入到第一A/D转换器中，第一A/D转换器将电流检测变换器传来的电压信号转换成数字信号，同时第一A/D转换器将数字信号输入到单片机中，单片机接收到经电流检测变换器传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上；振动加速度传感器将检测车行走时的竖直方向上的振动加速度不断的记录下来，并将记录下的振动加速度的数值，传输给双积分数据处理器；双积分数据处理器将振动加速度传感器传输来的数据，转换成竖直方向上的位移数据，并将竖直方向上的位移数据传输给第二A/D转化器；第二A/D转换器将双积分数据处理器传输来的数据信息转换成数字信号，单片机接收到经第二A/D转换器传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上；五轮仪传感器中的光电传感器具有滤波作用，每隔一定时间便输出一个电脉冲信号，光电传感器将电脉冲信号输入到微型计算机中，微型计算机对光电传感器传输来的电脉冲信号进行处理计算出水平方向上的位移后传输到单片机中，单片机将微型计算机传输来的数据转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上。

本发明较现有技术所具有的优点：

1、本发明作为平整度检测系统，其流动性强、测试速度快、中文操作界面，操作起来简单明了。

2、检测仪数据采集与数据处理由便携式计算机（笔记本电脑）完成，平整度指标及各种平整度曲线可在现场直接打印出。

3、本检测仪电源取之于计算机内部电源，无需任何外部电源，不仅减少了不必要的电源设备，同时是检测仪的体积也非常的小巧简洁，轻便易携带。

总之，本发明的测量基础平台表面平整度装置能够即时显示基础表面曲线。一方面提高了测量速度，另一方面提高了测量精度，同时设备外形小巧便于携带，利于进行地势测量，方便了用户的使用。

附图说明

图1为本发明所述测量基础平台表面平整度装置的布置示意图。

图2、图3为元件位置分布图。

具体实施方式

附图中涉及的具体部件为：

1、激光发射器；2、脉冲半导体二极管；3、发射光学处理器；4、接收光学处理器；5、光电探测器；6、激光接收器；7、被测地面；8、振动加速度传感器；9、五轮仪传感器；10、电流检测变换器；11、双积分数据处理器；12、第一A/D转换器；13、第二A/D转换器；14、单片机；15、笔记本；16、光电传感器；17、微型计算机；18、激光测距传感器；

下面结合实施附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3所示：包括脉冲半导体二极管2，发射光学处理器3，接收光学处理器4，光电探测器5，振动加速度传感器8，五轮仪传感器9，电流检测变换器10，双积分数据处理器11，第一A/D转换器12，第二A/D转换器13，单片机14，笔记本15；该发明中脉冲半导体二极管2，发射光学处理器3组成激光发射装置1；接收光学处理器4，光电探测器5组成激光接受装置6；光电传感器16和微型计算机17组成五轮仪传感器9；激光发射器1和激光接收器6组成激光测距传感器18；激光测距传感器18安装在检测车19的底部平面上，发射和接受激光脉冲信号；振动加速度传感器8安装在检测车19的车身上，在推动检测车行驶时接收检测车在竖直方向上的振动加速度，五轮仪传感器9安装在检测车19的底部的平板上接收车辆行驶距离的脉冲信号；推动检测车19进行测量时，激光发射器1中的脉冲半导体二极管2发射出高频激光脉冲，经发射光学处理器3对脉冲半导体二极管2发射的激光进行进一步的准直后射向被测地面7，并在被测地面7表面上形成一个较小的光斑；接收光学处理器4接收从被测地面7反射回来的微弱激光信号，并对反射光进行聚焦或缩小光束截面处理；光电探测器5将接收光学处理器4处理后的光斑成像于光电探测器5的光敏面上，使光信号变为电流信号；激光测距传感器18输出的电流信号，电流检测变换器10将激光测距器18传来的电流信号转换电压信号，输入到第一A/D转换器12中，第一A/D转换器12将电流检测变换器10传来的电压信号转换成数字信号，同时第一A/D转换器12将数字信号输入到单片机14中，单片机14接收到经第一A/D转换器12传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机14将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本15中；笔记本15将单片机14传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本15的屏幕上；振动加速度传感器8将检测车19行走时的竖直方向上的振动加速度不断的记录下来，并将记录下的加速度的数值，传输给双积分数据处理器11；双积分数据处理器11将振动加速度传感器8传输来的数据，转换成竖直方向上的位移数据，并将竖直方向上的位移数据传输给第二A/D转化器13；第二A/D转换器13将双积分数据处理器11传输来的数据信息转换成数字信号，单片机14接收到经第二A/D转换器传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机14将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本15中；笔记本15将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本15的屏幕上；五轮仪传感器9中的光电传感器16具有滤波作用，每隔一定时间便输出一个电脉冲信号，光电传感器16将电脉冲信号输入到微型计算机17中，微型计算机17对光电传感器16传输来的电脉冲信号进行处理计算出水平方向上的位移后传输到单片机14中，单片机14将微型计算机传输来的数据转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机14将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本15中；笔记本15将单片机14传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本15的屏幕上。

Claims

1.一种推式平面平整度测量及控制装置，该装置包括检测车，脉冲半导体二极管，发射光学处理器，接收光学处理器，光电探测器，振动加速度传感器，五轮仪传感器，电流检测变换器，双积分数据处理器，第一A/D转换器，第二A/D转换器，单片机，笔记本；其中脉冲半导体二极管，发射光学处理器组成激光发射器；接收光学处理器，光电探测器组成激光接受器；光电传感器和微型计算机组成五轮仪传感器；激光发射装置和激光接收装置组成激光测距传感器；其特征在于，激光测距传感器安装在检测车的底部平面上，发射和接受激光脉冲信号；振动加速度传感器安装在检测车的车身上，在推动检测车行驶时接收检测车在竖直方向上的振动加速度，五轮仪传感器安装在检测车的底部的平板上接收车辆行驶距离的脉冲信号。

2.如权利要求1所述的测量及控制装置，其特征在于还将激光测距传感器、振动加速度传感器和五轮仪传感器采集的信息经过单片机和计算的转换，最终以即时图像的形式呈现在笔记本的屏幕上。

3.如权利要求1和2所述的测量及控制装置的测量方法：推动检测车进行测量时，激光发射器中的脉冲半导体二极管发射出高频激光脉冲，经发射光学处理器对脉冲半导体二极管发射的激光进行进一步的准直后射向被测地面，并在被测地面表面上形成一个较小的光斑；接收光学处理器接收从被测地面反射回来的微弱激光信号，并对反射光进行聚焦或缩小光束截面处理；光电探测器将接收光学处理器处理后的光斑成像于光电探测器的光敏面上，使光信号变为电流信号；激光测距传感器输出的电流信号，电流检测变换器将激光测距器传来的电流信号转换电压信号，输入到第一A/D转换器中，第一A/D转换器将电流检测变换器传来的电压信号转换成数字信号，同时第一A/D转换器将数字信号输入到单片机中，单片机接收到经电流检测变换器传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上；振动加速度传感器将检测车行走时的竖直方向上的振动加速度不断的记录下来，并将记录下的振动加速度的数值，传输给双积分数据处理器；双积分数据处理器将振动加速度传感器传输来的数据，转换成竖直方向上的位移数据，并将竖直方向上的位移数据传输给第二A/D转化器；第二A/D转换器将双积分数据处理器传输来的数据信息转换成数字信号，单片机接收到经第二A/D转换器传输来的数字信号并将数字信号转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上；五轮仪传感器中的光电传感器具有滤波作用，每隔一定时间便输出一个电脉冲信号，光电传感器将电脉冲信号输入到微型计算机中，微型计算机对光电传感器传输来的电脉冲信号进行处理计算出水平方向上的位移后传输到单片机中，单片机将微型计算机传输来的数据转换成电脑能够识别的二进制语言，并通过单片机将电脑能够处理的二进制语言输入到笔记本中；笔记本将单片机传输来的信号处理成图像形式输出到笔记本的屏幕上。