CN109099853A - 一种道路、桥梁塌陷变形测量装置 - Google Patents

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邵景干
平自要
王新刚
杨力
白雅伟
马帅
邵凤菊
刘大路
代步青
王琪
张振
张方
荆运蕾
马杰
张蕾阳
尚廷东
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    • G—PHYSICS
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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only

Abstract

本发明涉及道路、桥梁塌陷变形测量装置，包括激光反光板和激光测距仪，定义前后方向为X方向，左右方向为Y方向，上下方向为Z方向，激光反光板包括与X方向、Y方向所在平面垂直布置，与X方向、Z方向所在平面倾斜布置的第一反光板，激光反光板还包括与X方向、Z方向所在平面垂直布置，与X方向、Y方向所在平面倾斜布置的第二反光板，激光测距仪包括与第一反光板对应设置的第一激光测距仪和与第二反光板对应设置的第二激光测距仪，第一激光测距仪、第二激光测距仪均包括激光发射端和用于接收经对应反光板反射激光的激光接收端。本发明解决了现有技术中的变形测量装置零部件较多且不具备三维方向变形测量的问题。

Description

一种道路、桥梁塌陷变形测量装置
技术领域
本发明涉及用于道路、桥梁塌陷变形测量的塌陷变形测量装置。
背景技术
为了保证道路、桥梁的安全，需要对道路、桥梁的易塌陷变形位置进行监测测量，从而避免相应安全事故的产生。
中国专利CN207763660U公开了“一种采用激光测量桥梁变形装置”，该测量桥梁变形装置包括激光测距仪，激光测距仪包括前后布置的激光测距传感器发射端和激光测距传感器接收端，激光测距传感器发射端与激光测距传感器接收端之间设置有45度倾斜的透光反光镜，水平光路经透光反光镜反射成竖直光路后照射到水平标尺上，激光测距传感器接收端和水平标尺均设置在桥墩上，水平标尺包括若干感光元件，激光测距传感器发射端、激光测距传感器接收端以及水平标尺连接监测器，监测器包括单片机和蓄电池，监测器无线通信连接有后台服务器。
使用时，将激光测距传感器发射端置于桥梁的易发生变形位置，桥梁的水平前后方向变形位移可以通过激光测距传感器发射端和激光测距传感器接收端测得，当激光测距传感器发射端在竖直方向上发生偏移时，投射在水平标尺上的激光光斑的位置会发生相应变化，并被感光元件捕捉到，通过监测器中的单片机进行在线数据处理，获得激光测距传感器发射端在竖直方向上的偏移量，并结合激光测距传感器发射端水平方向上的偏移量，得出桥梁的综合变形值后发送给后台服务器。
现有的这种塌陷变形测量装置存在以下问题：激光测距仪传感器的发射端和接收端分散布置，导致现场的供电较难处理，另外由于激光测距仪传感器只能测得发射端与接收端之间的水平位移，不能测得发射端与透光反光镜之间的距离，因此还需要借助水平标尺来检测发射端产生的竖向位移，整个变形测量装置的零部件较多，不仅会增加产品成本，增加安装难度，也会增加产品的运营维护成本；另外，现有的变形测量装置只能检测前后和上下方向的变形，而在实际的使用工况中，变形往往是一个前后、上下和左右方向的三维变形，现有的这种变形测量装置不具备三维变形测量能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种道路、桥梁塌陷变形测量装置，以解决现有技术中的变形测量装置不具备三维方向变形测量的问题。
为解决上述技术问题，本发明中的技术方案如下：
道路、桥梁塌陷变形测量装置，包括激光反光板和使用时置于激光反光板后侧的激光测距仪，定义前后方向为X方向，左右方向为Y方向，上下方向为Z方向，激光反光板包括与X方向、Y方向所在平面垂直布置，与X方向、Z方向所在平面倾斜布置的第一反光板，激光反光板还包括与X方向、Z方向所在平面垂直布置，与X方向、Y方向所在平面倾斜布置的第二反光板，激光测距仪包括与第一反光板对应设置的第一激光测距仪和与第二反光板对应设置的第二激光测距仪，第一激光测距仪、第二激光测距仪均包括激光发射端和用于接收经对应反光板反射的激光的激光接收端。
第一反光板、第二反光板间隔布置。
第一反光板、第二反光板在左右方向上间隔布置。
第一反光板与X方向、Z方向所在平面之间的夹角为30~60度。
第二反光板与X方向、Y方向所在平面之间的夹角为30~60度。
还包括前基座，第一反光板和第二反光板均设置于前基座上。
还包括后基座，第一激光测距仪和第二激光测距仪均设置于后基座上。
本发明的有益效果为：本发明在使用时，将激光反光板和激光测距仪中的一个置于道路或桥梁的易塌陷变形点处，第一激光测距仪的激光发射端朝第一反光板发射激光，第一激光测距仪的激光接收端接收该激光以测得第一激光测距仪距离第一反光板对应位置之间的前后距离，同样的道理第二激光测距仪测得第二激光测距仪距离第二反光板对应位置之间的前后距离，当变形点发生前后变形位移时，第一激光测距仪和第二激光测距仪均可以测得变形点的前后位移，由于第二反光板垂直于X方向、Z方向所在平面并与X方向、Y方向所在平面倾斜布置，第一反光板垂直于X方向、Y 方向所在平面并与X方向、Z方向所在平面倾斜布置，因此当变形点产生上下位移时，第一激光测距仪的读数不便，第二激光测距仪在第二反光板上的反光点的位置发生上下变化，从而测得上下位移变化，当变形点产生左右位移时，第二激光测距仪的读数不便，第一激光测距仪在第一反光板上的反光点的位置发生左右变化，从而测得左右位移变化，整个变形测量装置可以实现前后、上下、左右的三维测量，同时由于激光测距仪可以直接测得对应反光板的反光点距离对应激光测距仪之间的位移，因此不需要设置相应的水平标尺，整个装置的零部件较少，更利用安装和维护。
附图说明
图1是本发明的实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1中对上下位移测量的测量原理图；
图3是本发明的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
道路、桥梁塌陷变形测量装置的实施例1如图1~2所示：包括前后布置的前基座3和后基座4，前基座3上固定设置有激光反光板，后基座上固定设置有激光测距仪，激光反光板包括左右间隔布置的第一反光板1和第二反光板2，激光测距仪包括与第一反光板对应设置的第一激光测距仪6和与第二反光板2对应设置的第二激光测距仪5，第一激光测距仪包括朝向第一反光板设置的第一激光测距仪激光发射端和第一激光测距仪激光接收端，第一激光测距仪激光发射端和第二激光测距仪激光接收端处于同一壳中，第二激光测距仪包括朝向第二反光板设置的第二激光测距仪激光发射端和第二激光测距仪激光接收端，第二激光测距仪激光发射端、第二激光测距仪激光接收端处于同一壳体中，上述的激光接收端用于接收经对应反光板反射的激光。第一激光测距仪、第二激光测距仪均属于现有技术，本实施例中为BOSCH博士生产的博士GLM30激光测距仪。
定义前后方向为X方向，左右方向为Y方向，上下方向为Z方向，第一反光板1与X方向、Y方向所在平面垂直布置，第一反光板1与X方向、Z方向所在平面倾斜呈60度夹角；第二反光板2与X方向、Z方向所在平面垂直布置，第二反光板与X方向、Y方向所在平面倾斜呈60度夹角。
使用时，可以将前基座置于道路或桥梁的易塌陷点，第一激光测距仪激光发射端发出激光经第一反光板反射后被第一激光测距仪激光接收端接收，测得第一激光测距仪距离第一反光板上对应反光点之间的距离，同样的道理，第二激光测距仪测得第二激光测距仪距离第二反光板上对应反光点7之间的距离，当前基座发生前后位移时，第一激光测距仪、第二激光测距仪可以直接测得这个前后位移变化；当前基座发生上下位移时，第一激光测距仪测得的数值不变，但是第二反光板上的反光点距离第二激光测距仪之间的距离会发生变化，如图2所示，两次的测量差得到直角三角形的一个直角边长度，根据三角函数计算，可以算得前基座产生的竖向位移H，图中α表示第二反光板与X方向、Y 方向所在平面的夹角；同样的道理，当前基座发生左右位移时，第二激光测距仪测得的竖直不变，根据相应的三角函数计算可以算得前基座产生的左右位移，三角函数计算可以通过观测人员计算，也可以通过CPU自动计算。
在本发明的其它实施例中：前基座、后基座也可以不是本塌陷变形测量装置技术方案的一部分，比如说在相应的道路、桥梁上已经设置有对应的基座；第一激光测距仪、第二激光测距仪还可以使用河南省宝时安电子科技有限公司生产的TM系列激光测距仪、CS系列激光测距仪、BH1500望远镜激光测距仪等；第一反光板与X方向、Z方向所在平面的夹角还可以是30度、45度或30-60度之间的其它值；第二反光板与X方向、Y方向所在平面的夹具还可以是30度、45度或30-60度之间的其它值；第二激光测距仪激光发射端、第二激光测距仪激光接收端还可以分设于两个独立的壳体中；第一激光测距仪激光发射端、第一激光测距仪激光接收端也可以分设于两个独立的壳体中。
道路、桥梁塌陷变形测量装置的实施例2如图3所示：实施例2与实施例1不同的是，第一反光板、第二反光板相接，第一反光板为上边短的直角梯形；第二反光板为上边长的直角梯形，第一反光板、第二反光板共用一个斜边腰。

Claims (7)

1.道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：包括激光反光板和使用时置于激光反光板后侧的激光测距仪，定义前后方向为X方向，左右方向为Y方向，上下方向为Z方向，激光反光板包括与X方向、Y方向所在平面垂直布置，与X方向、Z方向所在平面倾斜布置的第一反光板，激光反光板还包括与X方向、Z方向所在平面垂直布置，与X方向、Y方向所在平面倾斜布置的第二反光板，激光测距仪包括与第一反光板对应设置的第一激光测距仪和与第二反光板对应设置的第二激光测距仪，第一激光测距仪、第二激光测距仪均包括激光发射端和用于接收经对应反光板反射激光的激光接收端。
2.根据权利要求1所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：第一反光板、第二反光板间隔布置。
3.根据权利要求2所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：第一反光板、第二反光板在左右方向上间隔布置。
4.根据权利要求1所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：第一反光板与X方向、Z方向所在平面之间的夹角为30~60度。
5.根据权利要求1所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：第二反光板与X方向、Y方向所在平面之间的夹角为30~60度。
6.根据权利要求1~5任意一项所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：还包括前基座，第一反光板和第二反光板均设置于前基座上。
7.根据权利要求1~5任意一项所述的道路、桥梁塌陷变形测量装置，其特征在于：还包括后基座，第一激光测距仪和第二激光测距仪均设置于后基座上。
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