CN115061147B - 一种用于浑浊水域的水下激光测距装置 - Google Patents

一种用于浑浊水域的水下激光测距装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于浑浊水域的水下激光测距方装置，包括：第一激光测距仪，竖直向上设置，用于测量其所在位置至水面的距离；第二激光测距仪，竖直向上设置，设置在第一激光测距仪一侧；反射板，设置在第二激光测距仪的检测方向上，距离第二激光测距仪为已知设定距离S1；控制器单元，控制器单元获取第二激光测距仪在水环境下检测的到反射板的实时测量数据S0，将第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1相比较，根据比较结果，判断第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊情况是否满足水下激光测距要求，以作为控制第一激光测距仪进行测距的控制依据。

Description

一种用于浑浊水域的水下激光测距装置
技术领域
本发明属于水下测距技术领域，具体涉及一种用于浑浊水域的水下激光测距装置。
背景技术
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定（又称激光测距）的仪器。激光测距仪具有重量轻、体积小、操作简单、测距速度快而准确等特点，进而被广泛应用于工业测控、矿山、港口等多个领域。
激光测距仪已广泛应用于陆上精密测距，而对于水下比较复杂的环境，尤其是在比较浑浊的水域，例如使用振动锤施工后的水域，水体浑浊，且浑浊度成放射状，由中心源头向四周浑浊度依次降低，使用激光测距仪的时候容易造成测量错误。振动锤（Vibrationpile hammer）是一种通电后产生强大激振力将物体打入地下的一种设备。利用电动机带动成对偏心块作相反的转动，使它们所产生的横向离心力相互抵消，而垂直离心力则相互叠加，通过偏心轮的高速转动使齿轮箱产生垂直的上下振动，从而达到沉桩的目的。
在振动锤工作过程中使用激光测距仪测距，振动锤工作是震-停-震-停的模式，在停止震动期间，用激光测距仪测量振动锤到水面的距离，进而计算得出地基是否在预设的高程值范围内。振动锤在水下工作，水深在30米左右，在振动锤工作过程中，由于震动土体会使水体变浑浊，一般浑浊区域小于5米，水体浑浊对激光测距准确度造成很大影响。因此需要一种能够在浑浊水域准确进行水下激光测距的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于浑浊水域的水下激光测距装置，该方法能够有效的判断水下振动锤上方是否存在影响激光测距准确性的浑浊水域，从而在不受浑浊水域影响的时候准确的进行水下激光测距。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于浑浊水域的水下激光测距装置，包括：
第一激光测距仪，竖直向上设置，用于测量其所在位置至水面的距离；
第二激光测距仪，竖直向上设置，设置在第一激光测距仪一侧；
反射板，设置在第二激光测距仪的检测方向上，距离第二激光测距仪为已知设定距离S1；
支撑架，用于安装第一激光测距仪、第二激光测距仪和反射板；
控制器单元，与第一激光测距仪和第二激光测距仪通过线缆连接；控制器单元获取第二激光测距仪在水环境下检测的到反射板的实时测量数据S0，将第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1相比较，根据比较结果，判断第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊情况是否满足水下激光测距要求，以作为控制第一激光测距仪进行测距的控制依据。
在上述技术方案中，支撑架包括底座和底座上的竖直支撑杆，第一激光测距仪和第二激光测距仪固定安装在底座上，反射板安装在竖直支撑杆的上部。
在上述技术方案中，将支撑架的底座安装在振动锤顶部。
在上述技术方案中，当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值大于设定的允许值时，则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度不满足水下激光测距要求，此时，控制器单元关闭第一激光测距仪。
在上述技术方案中，当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值小于或等于设定的允许值时，则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度满足水下激光测距要求，此时，控制器单元启动第一激光测距仪，进行水下激光测距，测量其所在位置至水面的距离。
在上述技术方案中，还包括数据存储模块，用于存储第一激光测距仪的检测数据；该数据存储模块与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再存入数据存储模块。
在上述技术方案中，还包括显示单元，显示单元与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再传给显示单元进行显示。
在上述技术方案中，在第一激光测距仪和第一激光测距仪的镜头处设置有除垢装置，除垢装置采用雨刷器结构，由于激光测距仪镜头所在位置并不是完全平整的，所以雨刷器优选为刷毛材质的刷头；除垢装置由电机驱动，频率设置为两秒刷一下，避开激光测距仪的测量时序；当第二激光测距仪的实时测量数据S0连续多次与第二激光测距仪距离反射板的已知设定距离S1差值大于设定偏差阈值时，自动激活除垢装置的清洁功能，在S0与S1差值小于设定偏差阈值时，停止除垢装置的清洁状态。
在上述技术方案中，在支撑架上还设置了倾角检测传感器，用于检测振动锤和支撑架的倾角θ，倾角检测传感器检测的倾角数据发送给控制器单元，控制器单元根据倾角检测传感器检测的倾角数据和第一激光测距仪测量的距离S3计算出第一激光测距仪所在位置至水面的竖直距离L，L= S3*cosθ。
本发明的优点和有益效果为：
本发明能够有效的判断水下振动锤上方是否存在影响激光测距准确性的浑浊水域，从而在不受浑浊水域影响的时候准确的进行水下激光测距。此外，本发明在振动锤上还安装了倾角传感器，能够根据倾角传感器检测振动锤实时的倾角值，根据倾角值可以对激光测距仪的测量值进行矫正，得到准确的所需要检测的水下竖直距离。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明的主要工作流程示意图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
参见附图1，一种用于浑浊水域的水下激光测距装置，包括：
第一激光测距仪1，竖直向上设置，用于测量其所在位置至水面的距离；
第二激光测距仪2，竖直向上设置，设置在第一激光测距仪一侧，用于判断其上方设定的距离范围内是否存在浑浊水域；
反射板3，设置在第二激光测距仪2的检测方向上，距离第二激光测距仪为已知设定距离S1（准确的说，该距离S1是指反射板底面距离第二激光测距仪探头的距离），本实施例中，该距离S1为5m，精确到0.1mm；
支撑架4，用于安装第一激光测距仪、第二激光测距仪和反射板；
控制器单元，位于水面之上，与第一激光测距仪1和第二激光测距仪2通过线缆连接，或控制单元位于水面之下，放置于振动锤5顶部；工作时，参见附图2，控制器单元获取第二激光测距仪在水环境下检测的到反射板的实时测量数据S0，将第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1相比较，根据比较结果，判断第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊情况是否满足水下激光测距要求，以作为控制第一激光测距仪进行测距的控制依据。具体的讲：当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值大于设定的允许值时，则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度不满足水下激光测距要求，此时，控制器单元关闭第一激光测距仪。当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值在设定的允许值范围内时（即当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值小于或等于设定的允许值），则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度满足水下激光测距要求，此时，控制器单元启动第一激光测距仪，进行水下激光测距，测量其所在位置至水面的距离S3。
进一步的说，支撑架4包括底座4.1和底座4.1上的竖直支撑杆4.2，第一激光测距仪和第二激光测距仪固定安装在底座上，反射板3安装在竖直支撑杆4.2的上部。使用时，将支撑架4的底座4.1安装在振动锤5顶部。
进一步的说，还包括数据存储模块，用于存储第一激光测距仪的检测数据；该数据存储模块与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再存入数据存储模块。
进一步的说，还包括显示单元，显示单元与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再传给显示单元进行显示。
实施例二
在实施例一的基础上，进一步的说，在第一激光测距仪和第一激光测距仪的镜头处设置有除垢装置，除垢装置采用雨刷器结构，由于激光测距仪镜头所在位置并不是完全平整的，所以雨刷器优选为刷毛材质的刷头；除垢装置由电机驱动，频率设置为两秒刷一下，避开激光测距仪的测量时序，除垢装置能有效的解决水下激光测距仪镜头被遮挡的问题。进一步的讲，优选的，当第二激光测距仪的实时测量数据S0连续多次与第二激光测距仪距离反射板的已知设定距离S1差值大于设定偏差阈值时，自动激活除垢装置的清洁功能，在S0与S1差值小于设定偏差阈值时，停止除垢装置的清洁状态。
实施例三
在实施例一的基础上，进一步的说，由于振动锤5在工作时可能会发生倾斜，此时安装在振动锤5顶部的支撑架4上的第一激光测距仪和第二激光测距仪均会随之发生倾斜，从而导致第一激光测距仪测量的其所在位置至水面的距离S3要大于第一激光测距仪所在位置至水面的竖直距离L（L即为需要检测的工程量）。因此，本实施例在支撑架4上还设置了倾角检测传感器，用于检测振动锤5和支撑架4的倾角θ，倾角检测传感器检测的倾角数据会发送给控制器单元，进而控制器单元根据倾角检测传感器检测的倾角数据和第一激光测距仪测量的距离S3计算出第一激光测距仪所在位置至水面的竖直距离L，L= S3*cosθ。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于，包括：
第一激光测距仪，竖直向上设置，用于测量其所在位置至水面的距离；
第二激光测距仪，竖直向上设置，设置在第一激光测距仪一侧；
反射板，设置在第二激光测距仪的检测方向上，距离第二激光测距仪为已知设定距离S1；
支撑架，用于安装第一激光测距仪、第二激光测距仪和反射板；
控制器单元，与第一激光测距仪和第二激光测距仪通过线缆连接；控制器单元获取第二激光测距仪在水环境下检测的到反射板的实时测量数据S0，将第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1相比较，根据比较结果，判断第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊情况是否满足水下激光测距要求，以作为控制第一激光测距仪进行测距的控制依据；
当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值大于设定的允许值时，则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度不满足水下激光测距要求，此时，控制器单元关闭第一激光测距仪；当第二激光测距仪的实时测量数据S0与反射板距离第二激光测距仪的已知设定距离S1之间的差值小于或等于设定的允许值时，则认为第一激光测距仪和第二激光测距仪所处的水环境的浑浊度满足水下激光测距要求，此时，控制器单元启动第一激光测距仪，进行水下激光测距，测量其所在位置至水面的距离S3；
将支撑架安装在振动锤顶部，在支撑架上还设置了倾角检测传感器，用于检测振动锤和支撑架的倾角θ，倾角检测传感器检测的倾角数据发送给控制器单元，控制器单元根据倾角检测传感器检测的倾角数据和第一激光测距仪测量的距离S3计算出第一激光测距仪所在位置至水面的竖直距离L，L= S3*cosθ。
2.根据权利要求1所述的用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于：支撑架包括底座和底座上的竖直支撑杆，第一激光测距仪和第二激光测距仪固定安装在底座上，反射板安装在竖直支撑杆的上部。
3.根据权利要求1所述的用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于：还包括数据存储模块，用于存储第一激光测距仪的检测数据；该数据存储模块与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再存入数据存储模块。
4.根据权利要求1所述的用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于：还包括显示单元，显示单元与控制器单元连接，通过控制器单元获取第一激光测距仪的检测数据，再传给显示单元进行显示。
5.根据权利要求1所述的用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于：在第一激光测距仪和第一激光测距仪的镜头处设置有除垢装置。
6.根据权利要求5所述的用于浑浊水域的水下激光测距装置，其特征在于：除垢装置采用雨刷器结构，除垢装置由电机驱动；当第二激光测距仪的实时测量数据S0连续多次与第二激光测距仪距离反射板的已知设定距离S1差值大于设定偏差阈值时，启动除垢装置，在S0与S1差值小于或等于设定偏差阈值时，停止除垢装置。
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