CN112161576A - 一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、控制器和多个激光测距仪；每个激光测距仪分别以不同的角度固定在壳体内，在壳体上对应设置有多个通光孔，每个激光测距仪的镜头固定在相应的通光孔内；在对隧道内面测量时，步进电机在控制器的控制下带动多个激光测距仪的镜头沿壳体的周向转动，通过多个镜头发出的激光对隧道内面的多个位置进行测量。本发明实现对隧道内面的多方位监测，监测范围广，提高了监测效率，并且节省人力，体积小。

Description

一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置

技术领域

本发明涉及隧道结构健康监测领域，尤其涉及一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置。

背景技术

在隧道施工过程，对隧道结构进行监测十分必要。一方面监测隧道结构，可以对隧道施工质量进行评判，对薄弱部位进行加强以及

为后期维护做准备；另一方面，隧道内面的变形容易导致损伤扩展诱发安全事故，因此对隧道结构进行监测能够对危险区域进行预估，避免发生安全事故，造成人员伤亡。

现有的监测技术主要是通过人工使用全站仪进行监测，监测数据与监测人员的水平相关，并且监测时间较长，这样就导致效率低、精度差。另外由于隧道结构较长，如何在较大的范围内进行多方位监测就显得十分重要。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，解决现有技术中人工对隧道内面的检测效率低、并且检测范围小的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、控制器和多个激光测距仪；每个激光测距仪分别以不同的角度固定在所述壳体内，在所述壳体上对应设置有多个通光孔，每个激光测距仪的镜头固定在相应的通光孔内；在对隧道内面测量时，所述步进电机在控制器的控制下带动多个所述激光测距仪的镜头沿所述壳体的周向转动，通过多个所述镜头发出的激光对隧道内面的多个位置进行测量。

优选的，所述壳体包括左端盖、监测筒、右端盖；所述左端盖和右端盖相对设置，所述监测筒处于左端盖和右端盖之间，并且两者配合连接在一起；

所述步进电机固定在所述左端盖内，其转轴通过连接器与所述监测筒传动连接；多个所述激光测距仪均固定在所述监测筒内，多个所述通光孔对应设置在所述监测筒的侧壁上；所述控制器固定在所述左端盖内，与所述步进电机和多个激光测距仪电连接。

优选的，在所述左端盖和监测筒之间设置有固定盘，所述固定盘的左侧面与所述左端盖配合连接，右侧面与所述监测筒配合连接，周壁固定在固定架上。

优选的，所述固定架包括固定座、第一支架和第二支架，所述固定座与所述固定盘固定连接并且转动设置在所述第一支架上，所述第一支架还与第二支架转动连接。

优选的，所述固定盘的中心设置有供所述连接器穿过的中心孔，所述固定盘的右侧面上设置有光电开关，所述光电开关沿所述连接器的周向间隔设置在所述连接器的外围；所述光电开关具有两个，包括第一光电开关和第二光电开关，对称设置在所述连接器的左侧和右侧，并且其U型槽均朝向所述连接器；在所述连接器上对应设置有复位杆，复位杆的末端恰好能经过两个光电开关的U型槽，两个光电开关均与所述控制器电连接，当所述复位杆经过其中一个光电开关的U型槽时，所述控制器控制所述步进电机朝相反的方向转动。

优选的，在所述固定盘的右侧面上还设置有微动开关，所述微动开关具有两个，包括第一微动开关和第二微动开关，对称设置在所述连接器的上侧和下侧，其簧片的末端均朝向所述连接器；所述连接器还连接有限位杆，所述限位杆转动到任意一个微动开关位置时，其末端能与微动开关的簧片接触；当所述复位杆的末端经过所述第一光电开关的U型槽后，所述限位杆的末端与所述第一微动开关的簧片接触；当所述复位杆的末端经过所述第二光电开关的U型槽后，所述限位杆的末端与所述第二微动开关的簧片接触；两个微动开关均与所述控制器电连接，当所述限位杆的末端按压微动开关的簧片后，所述步进电机停止转动。

优选的，所述复位杆和限位杆上下交错设置在所述连接器上。

优选的，所述连接器为中空结构，在其内部设置有台阶孔，所述台阶孔包括第一台阶孔和第二台阶孔，所述步进电机的转轴固定在所述第一台阶孔内，在所述连接器的侧壁上还设置有与所述第二台阶孔连通的过线孔，排线穿过所述过线孔和第二台阶孔分别电连接所述控制器和多个所述激光测距仪。

优选的，所述基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线垂直于隧道的横截面的方向设置，对隧道内的横截面进行监测。

优选的，所述基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线平行于隧道的横截面的方向设置，对隧道内的纵向进行监测。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、控制器和多个激光测距仪；每个激光测距仪分别以不同的角度固定在壳体内，在壳体上对应设置有多个通光孔，每个激光测距仪的镜头固定在相应的通光孔内；在对隧道内面测量时，步进电机在控制器的控制下带动多个激光测距仪的镜头沿壳体的周向转动，通过多个镜头发出的激光对隧道内面的多个位置进行测量。本发明实现对隧道内面的多方位监测，监测范围广，提高了监测效率，并且节省人力，体积小。

附图说明

图1是根据本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中壳体的俯视图；

图2是图1的分解示意图；

图3是根据本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置一实施例的监测示意图；

图4是根据本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置另一实施例的横向监测示意图；

图5是根据本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置另一实施例的纵向监测示意图；

图6是根据本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中监测筒的示意图；

图7是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中激光测距仪设置方式示意图；

图8是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中连接器示意图；

图9是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中固定盘的一示意图；

图10是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中固定盘的另一示意图；

图11是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中固定盘与监测筒的连接示意图；

图12是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中固定架的示意图；

图13是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中固定座的示意图；

图14是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中第一支架的示意图；

图15是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中第二支架的示意图；

图16是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中电机支架的示意图；

图17是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中右端盖的示意图；

图18是本发明一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置中移动轨道的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，图1为基于多激光扫描的隧道内面监测装置中壳体的俯视图，图2为基于多激光扫描的隧道内面监测装置中壳体的分解示意图。

结合图1和图2，基于多激光扫描的隧道内面监测装置包括壳体1，以及设置在壳体1内的步进电机2、控制器3和多个激光测距仪4。每个激光测距仪4分别以不同的角度固定在壳体1内，在壳体1上对应设置有多个通光孔5，每个激光测距仪4的镜头41固定在相应的通光孔5内。图1中还标示有X轴，X轴与该隧道内面监测装置的中心轴线重合。

在对隧道内面测量时，步进电机2在控制器3的控制下带动多个激光测距仪4的镜头沿壳体1的周向转动，通过多个镜头41发出的激光对隧道内面的多个不同位置进行测量。

激光测距仪4发射的激光可以对隧道内面进行测距，又因为步进电机2可以带动激光测距仪4发生转动，进而实现对隧道内面的多个位置进行测距。例如隧道横截面（监测的是隧道横截面的弧形轮廓）、隧道纵向截面（监测的是隧道纵向截面上的一条线）。

在本实施例中，激光测距仪4具有多个，并且每个激光测距仪4的设置角度不同，使得在监测过程中可以同时监测多个横截面或者多个隧道纵向截面，进而实现了对隧道内面多方位监测，提高监测范围。

进一步的，在图2中，壳体1包括左端盖6、监测筒7、右端盖8。左端盖6和右端盖8相对设置，监测筒7处于左端盖6和右端盖8之间，并且监测筒7的两端分别与左端盖6和右端盖8配合连接在一起。

步进电机2固定在左端盖6内，其转轴通过连接器9与监测筒7传动连接，进而带动监测筒7转动。多个激光测距仪4均固定在监测筒7内，多个通光孔5也对应设置在监测筒7的侧壁上。

控制器3固定在左端盖6内，与步进电机2和多个激光测距仪4电连接，控制步进电机2的转动和多个激光测距仪4的测距。

优选的，在步进电机2的周围设置有多个激光测距电路板42，每个激光测距电路板42对应与一个激光测距仪4电连接，并且还与控制器3电连接。控制器3通过激光测距电路板42向激光测距仪4供电并且采集激光测距仪4的监测数据。

结合图3，图3为基于多激光扫描的隧道内面监测装置在检测过程的测量算法示意图。P点是激光测距仪检测的转动原点，A点为待测点，O点为隧道内面的中心。在检测过程中，可以得到激光测距仪的角度数据和距离数据，分别是（α，PA），检测过程构建的坐标系是以P点为原点的极坐标系。

A点在监控软件中的显示过程需要转移到以O点为原点的笛卡尔坐标系。P点和O点的矢量为（PL，OL）。换算过程如下，A点的笛卡尔坐标为（-LM,NA），

因此坐标换算后，A点相对于极坐标系的笛卡尔坐标为（PA*cosα-PL,PA*sinα-OL）。通过在不同时间对A点进行测距，得到相应的A点极坐标，然后再对A点极坐标转换为笛卡尔坐标系下坐标点，并在监控软件中进行显示，并且可以实现对A点是否发生位移做出识别判断。

在图3中，基于多激光扫描的隧道内面监测装置的中轴线垂直于隧道的横截面设置。通过这种方式可以实现对隧道的横截面的弧形边缘的监控，并对发生形变的位置做出识别判断。这是因为可以通过多次对同一位置的距离进行测量，如该距离发生明显变化，或者说这种变化超出了设定的变化门限值，则可以进行是否产生形变以及形变量是多少进行识别判断。

多个激光测距仪的监测算法原理相同，因此可以在同一时间内对隧道内面的多个横截面进行监测。

如图4所示，在图4中，基于多激光扫描的隧道内面监测装置D可以同时监测多个隧道横向截面（C1~C4），此时基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线垂直于隧道横截面的方向设置。

如图5所示，在图5中，基于多激光扫描的隧道内面监测装置的中轴线平行于隧道内面的横截面设置，由此可以监测的是隧道纵向方向Y上的一段距离。在图5中，基于多激光扫描的隧道内面监测装置能够监测的范围是四条线（L1~L4）。优选的，基于多激光扫描的隧道内面监测装置的转动过程中左右各监测的距离为25米，因此每条线的长度为50m。

可以看出，基于多激光扫描的隧道内面监测装置设置方式具有多样性，既能够监测隧道横截面，也能够监测隧道纵截面。同时也对应着基于多激光扫描的隧道内面监测装置在隧道内的设置方式不同，当需要对隧道内的横截面进行监测时，将基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线垂直于隧道的横截面的方向设置；当需要对隧道内面的纵向进行监测时，将基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线平行于隧道内的横截面的方向设置。在这两种方式，再进一步通过控制基于多激光扫描的隧道内面监测装置中的监测筒7转动，进而使得监测筒7上的激光测距仪4也转动，这样就可以实现多点的连续监测。

进一步的，如图6所示，在监测筒7的侧壁上开设有安装槽71，通光孔5设置在安装槽71的槽底上。监测筒7的侧壁上还滑动连接有可遮挡多个通光孔5的镜头滑盖72，在镜头滑盖72上设置有螺杆73，通过拨动螺杆73可带动镜头滑盖72在监测筒7的侧壁上滑动，进而遮盖多个通光孔5。在激光测距仪4不工作的时候，镜头滑盖72遮盖多个通光孔5，对激光测距仪4的镜头41起到保护的作用。

监测筒7的底面上设置有用于和连接器9配合的连接部74，连接部74设置在监测筒7的底面中心，在连接部74上开设有连接槽741，在连接槽741的槽底中心设置有过孔743以及用于和连接器9连接的多个连接孔742。

进一步的，如图7所示。在本实施例中，激光测距仪共有4个，分别为第一激光测距仪4A、第二激光测距仪4B、第三激光测距仪4C、第四激光测距仪4D。每个激光测距仪的设置角度都是不同的，其中，第一激光测距仪4A与竖直垂线Z1之间的夹角为夹角A，夹角A的大小为15°；第二激光测距仪4B与竖直垂线Z2之间的夹角为夹角B，夹角B的大小为25°；第三激光测距仪4C与竖直垂线Z3之间的夹角为夹角C，夹角C的大小为35°；第四激光测距仪4D与竖直垂线Z4之间的夹角为夹角D，夹角D的大小为45°；由于这四个激光测距仪的设置夹角不同，这样四个激光测距仪发射出的激光角度是不相同的，保证每个激光测距仪发出的激光不相干涉。在监测过程中，随着监测筒7的旋转，每个激光测距仪都可以监测到多个位置，而不同的激光测距仪之间的监测位置相互有所区别，这样多个激光测距仪共同随监测筒7旋转监测时，就可以有效地扩大了监测范围。需要说明的是，这些竖直垂线（Z1~Z4）是与基于多激光扫描的隧道内面监测装置的中轴线相垂直的竖直垂线。

而且在这个四个激光测距仪中，相邻的两个激光测距仪并排设置，而不是四个激光测距仪并排设置，这样有利于节省监测筒的轴向长度，避免了整体的基于多激光扫描的隧道内面监测装置过长，也为节省了材料提供了方便。

但是，在本实施例中，激光测距仪地数量并不局限于4个，当然可以选择2个、6个、8个等，可以进一步缩小或者扩大监测的范围。

结合图8，连接器9为阶梯轴，包括第一阶梯轴91和第二阶梯轴92。第一阶梯轴91和第二阶梯轴92的连接处还设置有轴肩93。

连接器9还为中空结构，在其内部设置有台阶孔，台阶孔包括第一台阶孔94和第二台阶孔95，第一台阶孔94自第一阶梯轴91的端部朝向第二阶梯轴92开设，其长度小于第一阶梯轴91的轴向长度。使步进电机2的转轴固定在第一台阶孔94内。

第二台阶孔95自第一阶梯孔94朝向第二阶梯轴92开设，并贯穿第二阶梯轴92。在连接器9的侧壁上还设置有与第二台阶孔92连通的过线孔96，更为具体的，过线孔96开设在第一阶梯轴91的侧壁上。排线穿过过线孔96和第二台阶孔95分别电连接控制器3和多个激光测距仪4。

优选的，在第二阶梯轴92的端面上还设置有多个连接孔921，对应和监测筒7底面上的连接孔742通过螺栓进行连接。

进一步的，在图2中，左端盖6和监测筒7之间设置有固定盘10，固定盘10的左侧面与左端盖6配合连接，右侧面与监测筒7配合连接，周壁固定在固定架上。

结合图9和图10，固定盘10的中心设置有供连接器9穿过的中心孔101，固定盘10的右侧面上设置有光电开关，光电开关沿连接器9的周向间隔设置在连接器9的外围；光电开关具有两个，包括第一光电开关11A和第二光电开关11B，对称设置在连接器9的左侧和右侧，并且其U型槽均朝向连接器9。

在图10中，两个光电开关之间的夹角为夹角α，夹角α的大小是160°，该夹角α为两个光电开关之间的锐角，连接器9的转动范围是相对于该夹角α的钝角，即360-α=200°。

在连接器9上对应设置有复位杆12，复位杆12的末端恰好能经过两个光电开关的U型槽，两个光电开关均与控制器3电连接，当复位杆12经过其中一个光电开关的U型槽时，控制器3控制步进电机2停止并朝相反的方向转动。即复位杆12在经过光电开关的U型槽时，在控制器3的控制下，进行复位，朝相反的方向转动，将步进电机2的转动范围限制在200°的范围内。

优选的，在固定盘10的右侧面上还设置有微动开关，微动开关沿连接器9的周向间隔设置在连接器9的外围；微动开关具有两个，包括第一微动开关13A和第二微动开关13B，对称设置在连接器9的上侧和下侧，其簧片的末端均朝向连接器9。

连接器9还连接有限位杆14，限位杆14转动到任意一个微动开关位置时，其末端能与微动开关的簧片接触；当复位杆12的末端经过第一光电开关11A的U型槽后，限位杆14的末端与第一微动开关13A的簧片接触；当复位杆12的末端经过第二光电开关11B的U型槽后，限位杆14的末端与第二微动开关13B的簧片接触；两个微动开关均与控制器3电连接，当限位杆14的末端按压微动开关的簧片后，步进电机2停止转动。

复位杆12和限位杆14上下交错设置在连接器9上，复位杆12和限位杆14之间的夹角为90°。

固定盘10的右侧面上设置有容纳槽15，两个微动开关设置在容纳槽15内，限位杆14则在容纳槽15内转动。在容纳槽15的左侧还设置有弧形挡壁151，弧形挡壁151的上端侧面靠近第一微动开关13A的簧片，下端侧面靠近第二微动开关13B的簧片。限位杆14在转动过程中可将两个微动开关的簧片压紧在对应的弧形挡壁151的上端侧面或下端侧面上来限制转动。通过设置容纳槽15使连接器9的复位和限位在上下两个位置进行，既相互联系，又不会相互干扰。

在图10中，两个微动开关之间的夹角为夹角β，夹角β的大小是140°，该夹角β为两个微动开关之间的锐角，连接器9的转动范围是相对于该夹角β的钝角，即360-β=220°。

可以看出，限位杆14的转动角度大于复位杆12的转动角度，220°＞200°，当复位杆12发生超限，没有进行复位时，限位杆14进一步转动并且与微动开关的簧片接触，使步进电机停止，对整个基于多激光扫描的隧道内面监测装置起到保护的作用。

优选的，在固定盘10的右侧面上还设置有对称的扇形过线孔16，分为位于固定盘10的上侧和下侧，并且均与容纳槽15连通。控制器3通过排线穿过两个扇形过线孔16分别与第一微动开关13A和第二光电开关13B电连接，用于识别两个微动开关的检测信号。

优选的，在固定盘10的左侧面上还对称设置有弧形过线孔17，分别位于固定盘10的左侧和右侧，控制器3通过排线穿过连两个弧形过线孔17分别与第一光电开关11A和第二光电开关11B电连接，用于识别两个光电开关的检测信号。

进一步的，结合图11。在图11中，固定盘10还螺纹连接有封盖18，封盖18将两个光电开关、两个微动开关、复位杆以及限位杆盖合，起到保护和隔离作用。

连接器9贯穿封盖18，并且连接器9上还套设有第一密封圈19；在监测筒7上还设置有隔离环75，隔离环75的外侧还套设有第二密封圈21。在监测筒7和封盖18之间设置有维护环20。第一密封圈19、第二密封圈21、维护环20对连接器9和监测筒7的结合部位起到防尘防水的作用。

进一步的，如图12所示，固定架包括固定座22、第一支架23和第二支架24，固定座22与固定盘10固定连接并且转动设置在第一支架23上，第一支架23和第二支架转动连接。

在左端盖上还设置有供电接口J1和通信接口J2，供电接口J1的外侧接线端与供电线连接，内侧接线端与控制器3电连接。通信接口J2外侧的接线端通过通信线连接远程控制端，对监测数据进行分析处理，内侧的接线端与控制器3电连接。

进一步的，结合图9至图15。固定架包括固定座22、第一支架23和第二支架24。在图9中，在固定盘10的周壁上设置有固定面102。在图13中，通过固定座22与该固定面102连接。具体的，固定座22的形状为圆形，在其顶面中部设置有凸出的、与固定面102相适配的配合部221，在配合部221的中心设置有第一连接孔223，在配合部221上还设置有固定孔222，螺栓穿过固定孔222后与固定面120螺纹连接。优选的，在配合部221的两侧还对称设置有第二连接孔224。

结合图14，第一支架23包括顶壁231和垂直于顶壁231的两个侧壁232。在顶壁231上设置有转孔233，转孔233与第一连接孔223相适配，转轴穿转孔233与第一连接孔223连接，使得固定座22可以带动整个壳体1在垂直方向上自由转动。

优选的，在转孔233的两侧还对称设置有弧形定位孔234，当壳体1转动至所需要的角度时，通过螺栓穿过弧形定位孔234与第二连接孔224固定连接，固定整个壳体1。

优选的，在第一支架23的两个侧壁232上设置有第三连接孔235和第四连接孔236。在图14中，固定座22靠近两侧壁232的一端，第三连接孔235和第四连接孔236位于远离固定座22的另一端。

结合图15，在图15中，第二支架24包括用于固定在钢轨或者支撑架上的连接部242以及两个连接耳241，两个连接耳241与第一支架23的两个侧壁232相适配。

在连接耳241上同样设置有转孔233和弧形定位孔234，转轴穿过转孔233与第三连接孔235，使得第二支架23可以调节俯仰角度。当第二支架23调节好俯仰角度后，通过螺栓穿过弧形定位孔234与第四连接孔236固定连接，固定第二支架23。

可以看出，基于多激光扫描的隧道内面监测装置既可以在垂直方向进行转动，又可以调节俯仰角度。因此可以根据隧道结构，调节基于多激光扫描的隧道内面监测装置各方向上的角度，选择监测区域进行监测，增强了该基于多激光扫描的隧道内面监测装置的灵活性。

进一步的，如图16所示。步进电机2通过电机支架25进行固定。电机支架25包括两个通过竖直支臂252连接在一起的矩形框架251。其中一个矩形框架用于通过螺纹连接的方式固定步进电机2，另一个固定在固定盘10的左侧面上。四个激光测距电路板42固定在电机支架25的侧面上，有效地提高了空间利用率。

优选的，如图17所示。在右端盖8的顶面上还设置有显示激光测距仪检测距离的显示器26，显示器26与控制器3电连接。

进一步的，作为本发明的另一个实施例。如图18所示，基于多激光扫描的隧道内面监测装置通过固定架固定在滑块H2上，滑块H2可沿移动轨道H1进行移动。在移动轨道H1上设置有多个参考位置，每个参考位置对应监测一段区域内的隧道。当滑块H2移动至参考位置时停止，随后基于多激光扫描的隧道内面监测装置可对该参考位置的隧道进行监测；监测完成后，滑块H2移动至下一参考位置，隧道激光监测仪对下一参考位置的隧道进行监测，依次类推，滑块H2在移动轨道H1往复移动，持续对隧道内面实时监测。

通过该方式使得隧道在较长的一段距离内都可以通过一个基于多激光扫描的隧道内面监测装置进行监测，节省了基于多激光扫描的隧道内面监测装置的使用数量。同时也提高基于多激光扫描的隧道内面监测装置的监测精度，由于在使用多个基于多激光扫描的隧道内面监测装置时，需要保持每个基于多激光扫描的隧道内面监测装置距离底面的高度一致以及距离隧道侧壁的距离一致，否则会造成监测存在误差。在移动轨道中，基于多激光扫描的隧道内面监测装置的相对位置是保持不变，只在隧道的纵向移动，提高了监测精度、也降低了安装难度。

由此可见，本发明公开了一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、控制器和多个激光测距仪；每个激光测距仪分别以不同的角度固定在壳体内，在壳体上对应设置有多个通光孔，每个激光测距仪的镜头固定在相应的通光孔内；在对隧道内面测量时，步进电机在控制器的控制下带动多个激光测距仪的镜头沿壳体的周向转动，通过多个镜头发出的激光对隧道内面的多个位置进行测量。本发明实现对隧道内面的多方位监测，监测范围广，提高了监测效率，并且节省人力，体积小。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：包括壳体，以及设置在壳体内的步进电机、控制器和多个激光测距仪；每个激光测距仪分别以不同的角度固定在所述壳体内，在所述壳体上对应设置有多个通光孔，每个激光测距仪的镜头固定在相应的通光孔内；在对隧道内面测量时，所述步进电机在控制器的控制下带动多个所述激光测距仪的镜头沿所述壳体的周向转动，通过多个所述镜头发出的激光对隧道内面的多个位置进行测量。

2.根据权利要求1所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：所述壳体包括左端盖、监测筒、右端盖；所述左端盖和右端盖相对设置，所述监测筒处于左端盖和右端盖之间，与两者配合连接在一起；所述步进电机固定在所述左端盖内，其转轴通过连接器与所述监测筒传动连接；多个所述激光测距仪均固定在所述监测筒内，多个所述通光孔对应设置在所述监测筒的侧壁上；所述控制器固定在所述左端盖内，与所述步进电机和多个激光测距仪电连接。

3.根据权利要求2所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：在所述左端盖和监测筒之间设置有固定盘，所述固定盘的左侧面与所述左端盖配合连接，右侧面与所述监测筒配合连接，周壁固定在固定架上。

4.根据权利要求3所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：所述固定架包括固定座、第一支架和第二支架，所述固定座与所述固定盘固定连接并且转动设置在所述第一支架上，所述第一支架还与第二支架转动连接。

5.根据权利要求4所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：所述固定盘的中心设置有供所述连接器穿过的中心孔，所述固定盘的右侧面上设置有光电开关，所述光电开关沿所述连接器的周向间隔设置在所述连接器的外围；所述光电开关具有两个，包括第一光电开关和第二光电开关，对称设置在所述连接器的左侧和右侧，并且其U型槽均朝向所述连接器；在所述连接器上对应设置有复位杆，复位杆的末端恰好能经过两个光电开关的U型槽，两个光电开关均与所述控制器电连接，当所述复位杆经过其中一个光电开关的U型槽时，所述控制器控制所述步进电机朝相反的方向转动。

6.根据权利要求5所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：在所述固定盘的右侧面上还设置有微动开关，所述微动开关具有两个，包括第一微动开关和第二微动开关，对称设置在所述连接器的上侧和下侧，其簧片的末端均朝向所述连接器；所述连接器还连接有限位杆，所述限位杆转动到任意一个微动开关位置时，其末端能与微动开关的簧片接触；当所述复位杆的末端经过所述第一光电开关的U型槽后，所述限位杆的末端与所述第一微动开关的簧片接触；当所述复位杆的末端经过所述第二光电开关的U型槽后，所述限位杆的末端与所述第二微动开关的簧片接触；两个微动开关均与所述控制器电连接，当所述限位杆的末端按压微动开关的簧片后，所述步进电机停止转动。

7.根据权利要求6所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：所述复位杆和限位杆上下交错设置在所述连接器上。

8.根据权利要求7所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：所述连接器为中空结构，在其内部设置有台阶孔，所述台阶孔包括第一台阶孔和第二台阶孔，所述步进电机的转轴固定在所述第一台阶孔内，在所述连接器的侧壁上还设置有与所述第二台阶孔连通的过线孔，排线穿过所述过线孔和第二台阶孔分别电连接所述控制器和多个所述激光测距仪。

9.根据权利要求1所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线垂直于隧道的横截面的方向设置，对隧道内的横截面进行监测。

10.根据权利要求1所述的基于多激光扫描的隧道内面监测装置，其特征在于：基于多激光扫描的隧道内面监测装置沿其中轴线平行于隧道的横截面的方向设置，对隧道内的纵向进行监测。

Images