CN109115175A - 一种隧道扫描断面仪及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种隧道扫描断面仪及施工方法，包括器架，所述器架上设有竖直度盘和水平度盘，还包括蓝牙遥控器，所述器架的顶端表面的两侧均固定连接有伸出固定杆，两个所述伸出固定杆之间连接有转轴，所述转轴固定连接在激光测距望远镜下端，所述激光测距望远镜设有蓝牙接收模块和红外定位模块，所述红外定位模块控制激光测距望远镜的测量角度，所述蓝牙遥控器放入蓝牙发射模块和激光测距望远镜的蓝牙接收模块建立连接；本发明操作方便，实现了对传统的隧道断面检测仪进行改造，将激光扫描技术应用于隧道的断面检测，使测量量工作真正做到面测量，比传统的点测量更全面反映结构物的实际情况，精度更高。

Description

一种隧道扫描断面仪及施工方法

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，具体为一种隧道扫描断面仪及施工方法。

背景技术

随着近几年来我国经济的飞速发展，各地公路建设进入了一个前所未有的高峰期，路基是公路的重要组成部分，公路工程从市区延伸到偏僻的山区半山区。

在高山地区，隧道是道路工程常用的设计方法。隧道的掌子面开挖后都需要测量开挖断面，检测超欠挖的情况。

传统的检测方法是采用隧道断面检测仪，这种仪器可自动检测隧道断面的超欠挖情况，自带PDA掌上电脑，测量过程需要全站仪放样隧道中轴线和定向方向的点。

但这种设备与全站仪一样，都只是点测量，采用以点代面分析。

发明内容

本发明的目的在于对传统的隧道断面检测仪进行改造，将激光扫描技术应用于隧道的断面检测，使测量量工作真正做到面测量，采用面测量的技术比传统的点测量更全面反映结构物的实际情况，精度更高；

为实现上述目的，本发明提供一种隧道扫描断面仪及施工方法：

一种隧道扫描断面仪，包括器架，所述器架上设有竖直度盘和水平度盘，还包括蓝牙遥控器，所述蓝牙遥控器设有蓝牙发射模块和指令设置模块，所述器架的下端表面开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有连接螺栓，所述连接螺栓下端延伸至器架的底端表面外部并螺纹连接有脚架，所述器架的顶端表面的两侧均固定连接有伸出固定杆，两个所述伸出固定杆之间连接有转轴，所述转轴固定连接在激光测距望远镜下端，所述激光测距望远镜设有蓝牙接收模块和红外定位模块，所述红外定位模块控制激光测距望远镜的测量角度，所述蓝牙遥控器放入蓝牙发射模块和激光测距望远镜的蓝牙接收模块建立连接。

优选的，两个所述伸出固定杆的高度相等。

优选的，所述脚架为三脚脚架，所述脚架的三脚处均设有自动调平器。

优选的，所述脚架还设有粗平气泡，所述器架顶端表面固定连接有查平气泡。

优选的，所述转轴连接有电机，所述电机固定连接在伸出固定杆的内壁表面，所述电机的输出轴连接转轴。

优选的，所述蓝牙遥控器为搭载指令模块和模型计算模块的智能设备，所述智能设备包括手机和平板电脑。

优选的，所述蓝牙遥控器的模型计算模块可以直接建立隧道包括初支、二衬等三维设计模型，扫描的实际断面自动与设计模型坐标定向，直接显示开挖断面与设计断面的差异，可以生成BIM模型导入电脑中进行详细分析。

优选的，一种隧道断面仪的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，设置激光测距望远镜的测距参数，在蓝牙遥控器中设置激光测距望远镜所需转动的角度信息，将器架设至在检测位置，再根据粗平气泡调节脚架使其粗平，并通过自动调平器使其自动调皮，检查查平气泡确定器架已水平，最后寻找并设定2个以上的控制点；

步骤二，使用蓝牙遥控器对激光测距望远镜发出转动指令，激光测距望远镜通过转轴调节测距角度，使用蓝牙遥控器对控制激光测距望远镜进行测距作业，激光测距望远镜将后方交会的控制点输入蓝牙遥控器，蓝牙遥控器进行计算；

步骤三，后方交会计算测站点的坐标与定向方位角后，激光测距望远镜进行实际的隧道断面扫描，并将扫描的数据利用蓝牙发送到蓝牙遥控器的模型计算模块中，蓝牙遥控器同时显示设计断面与实测的断面，并使用不同的颜色标记显示超欠挖的情况，其具有可变换的、不同模型的观测视角；

步骤四，设定超欠挖的限差并显示出超限的三维断面模型，转换成revit 图形格式，在电脑上观测超欠挖的模型，并进行BIM的数据分析。

优选的，在步骤二中，隧道的设计断面三维建模可在蓝牙遥控器上进行，事先将隧道的设计断面模型输入蓝牙遥控器的模型计算模块中，其中包括加宽变截面的断面形式。

优选的，在步骤三中，激光测距望远镜最大扫描距离不超过100m，后方交会的控制点交会角范围为30°～150°，边长接近相等，对两点的后方交会，三边长接近等边三角形。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果在于：

(1)本隧道扫描断面仪采用全站仪的外形，但没对中器，只要整平后采用二个以上的控制点后方交会计算测站点坐标，不需要量仪器高。控制点可采用隧道洞辟上固定反光标，全站仪测坐标，也可以采用洞内地面控制点架对中杆并固定乩标。本设备没有显示器，需要一个平板电脑或手机，安装本设备的模型计算模块，利用蓝牙与手机或平板电脑通讯数据并显示结果。

(2)应用扫描法进行隧道断面测量的优点除了直观外，所测的点密度高，每秒可扫描十多万个点组成点云数据，克服了点测量会遗漏超欠挖最大的部位，利用软件可找出超欠挖最大位置的桩号，偏距等位置，便于技术人员放样出这些位置并进行处理。

(3)本设备自带测角功能，不需要全站仪放样隧道轴线点与定向点，也不需要对中，工作效率高，也可以用于隧道监测拱顶沉降与周边收敛，使用面测量的监测工作比点测量更全面，不会遗漏沉降与收敛最大的位置。

本发明操作方便，实现了对传统的隧道断面检测仪进行改造，将激光扫描技术应用于隧道的断面检测，使测量量工作真正做到面测量，比传统的点测量更全面反映结构物的实际情况，精度更高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1器架、2脚架、3伸出固定杆、4激光测距望远镜、5连接螺栓、6 粗平气泡、7查平气泡、8竖直度盘、9水平度盘、10自动调平器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例一

如图1所示的一种隧道扫描断面仪，包括器架1，器架1上设有竖直度盘 8和水平度盘9，还包括蓝牙遥控器，蓝牙遥控器设有蓝牙发射模块和指令设置模块，器架1的下端表面开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有连接螺栓5，连接螺栓5下端延伸至器架1的底端表面外部并螺纹连接有脚架2，器架1的顶端表面的两侧均固定连接有伸出固定杆3，两个伸出固定杆3之间连接有转轴，转轴固定连接在激光测距望远镜4下端，激光测距望远镜4设有蓝牙接收模块和红外定位模块，红外定位模块控制激光测距望远镜4的测量角度，蓝牙遥控器放入蓝牙发射模块和激光测距望远镜4的蓝牙接收模块建立连接；

其中，两个伸出固定杆3的高度相等，脚架2为三脚脚架，脚架2的三脚处均设有自动调平器10，脚架2还设有粗平气泡6，器架1顶端表面固定连接有查平气泡7，转轴连接有电机，电机固定连接在伸出固定杆3的内壁表面，电机的输出轴连接转轴，蓝牙遥控器为搭载指令模块和模型计算模块的智能设备，智能设备包括手机和平板电脑，蓝牙遥控器的模型计算模块可以直接建立隧道包括初支、二衬等三维设计模型，扫描的实际断面自动与设计模型坐标定向，直接显示开挖断面与设计断面的差异，可以生成BIM模型导入电脑中进行详细分析。

一种隧道扫描断面仪的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，设置激光测距望远镜4的测距参数，在蓝牙遥控器中设置激光测距望远镜4所需转动的角度信息，将器架1设至在检测位置，再根据粗平气泡6调节脚架2使其粗平，并通过自动调平器10使其自动调皮，检查查平气泡7确定器架2已水平，最后寻找并设定3个的控制点；

步骤二，使用蓝牙遥控器对激光测距望远镜4发出转动指令，激光测距望远镜4通过转轴调节测距角度，使用蓝牙遥控器对控制激光测距望远镜4 进行测距作业，激光测距望远镜4将后方交会的控制点输入蓝牙遥控器，蓝牙遥控器进行计算；

步骤三，后方交会计算测站点的坐标与定向方位角后，激光测距望远镜4 进行实际的隧道断面扫描，并将扫描的数据利用蓝牙发送到蓝牙遥控器的模型计算模块中，蓝牙遥控器同时显示设计断面与实测的断面，并使用不同的颜色标记显示超欠挖的情况，其具有可变换的、不同模型的观测视角；

步骤四，设定超欠挖的限差并显示出超限的三维断面模型，转换成revit 图形格式，在电脑上观测超欠挖的模型，并进行BIM的数据分析。

在步骤二中，隧道的设计断面三维建模可在蓝牙遥控器上进行，事先将隧道的设计断面模型输入蓝牙遥控器的模型计算模块中，其中包括加宽变截面的断面形式。

在步骤三中，激光测距望远镜4最大扫描距为100m，后方交会的控制点交会角范围为90°，边长接近相等，对两点的后方交会，三边长接近等边三角形。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方上，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种隧道扫描断面仪，包括器架(1)，所述器架(1)上设有竖直度盘(8)和水平度盘(9)，其特征在于，还包括蓝牙遥控器，所述蓝牙遥控器设有蓝牙发射模块和指令设置模块，所述器架(1)的下端表面开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有连接螺栓(5)，所述连接螺栓(5)下端延伸至器架(1)的底端表面外部并螺纹连接有脚架(2)，所述器架(1)的顶端表面的两侧均固定连接有伸出固定杆(3)，两个所述伸出固定杆(3)之间连接有转轴，所述转轴固定连接在激光测距望远镜(4)下端，所述激光测距望远镜(4)设有蓝牙接收模块和红外定位模块，所述红外定位模块控制激光测距望远镜(4)的测量角度，所述蓝牙遥控器放入蓝牙发射模块和激光测距望远镜(4)的蓝牙接收模块建立连接。

2.根据权利要求1所述的一种隧道扫描断面仪，其特征在于，两个所述伸出固定杆(3)的高度相等。

3.根据权利要求1所述的一种隧道扫描断面仪，其特征在于，所述脚架(2)为三脚脚架，所述脚架(2)的三脚处均设有自动调平器(10)。

4.根据权利要求1所述的一种隧道扫描断面仪，其特征在于，所述脚架(2)还设有粗平气泡(6)，所述器架(1)顶端表面固定连接有查平气泡(7)。

5.所述转轴连接有电机，所述电机固定连接在伸出固定杆(3)的内壁表面，所述电机的输出轴连接转轴。

6.根据权利要求1所述的一种隧道扫描断面仪，其特征在于，所述蓝牙遥控器为搭载指令模块和模型计算模块的智能设备，所述智能设备包括手机和平板电脑。

7.根据权利要求6所述的一种隧道扫描断面仪，其特征在于，所述蓝牙遥控器的模型计算模块可以直接建立隧道包括初支、二衬等三维设计模型，扫描的实际断面自动与设计模型坐标定向，直接显示开挖断面与设计断面的差异，可以生成BIM模型导入电脑中进行详细分析。

8.根据权利要求1所述的一种隧道扫描断面仪的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，设置激光测距望远镜(4)的测距参数，在蓝牙遥控器中设置激光测距望远镜(4)所需转动的角度信息，将器架(1)设至在检测位置，再根据粗平气泡(6)调节脚架(2)使其粗平，并通过自动调平器(10)使其自动调皮，检查查平气泡(7)确定器架(2)已水平，最后寻找并设定2个以上的控制点；

步骤二，使用蓝牙遥控器对激光测距望远镜(4)发出转动指令，激光测距望远镜(4)通过转轴调节测距角度，使用蓝牙遥控器对控制激光测距望远镜(4)进行测距作业，激光测距望远镜(4)将后方交会的控制点输入蓝牙遥控器，蓝牙遥控器进行计算；

步骤三，后方交会计算测站点的坐标与定向方位角后，激光测距望远镜(4)进行实际的隧道断面扫描，并将扫描的数据利用蓝牙发送到蓝牙遥控器的模型计算模块中，蓝牙遥控器同时显示设计断面与实测的断面，并使用不同的颜色标记显示超欠挖的情况，其具有可变换的、不同模型的观测视角；

步骤四，设定超欠挖的限差并显示出超限的三维断面模型，转换成revit图形格式，在电脑上观测超欠挖的模型，并进行BIM的数据分析。

9.根据权利要求8所述的一种隧道扫描断面仪的使用方法，其特征在于，在步骤二中，隧道的设计断面三维建模可在蓝牙遥控器上进行，事先将隧道的设计断面模型输入蓝牙遥控器的模型计算模块中，其中包括加宽变截面的断面形式。

10.根据权利要求8所述的一种隧道扫描断面仪的使用方法，其特征在于，在步骤三中，激光测距望远镜(4)最大扫描距离不超过100m，后方交会的控制点交会角范围为30°～150°，边长接近相等，对两点的后方交会，三边长接近等边三角形。