CN116718117A - 一种激光折射表面位移监测设备及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光折射表面位移监测设备及使用方法，结构包括固定点激光发射端，多个折射测量端及数据处理端。设备通过监测激光光斑位置，利用一个固定监测点，做到同时观测多个被观测点的表面位移状态，并利用无线网络实现数据上传及处理，实现了工程现场自动化的表面位移监测工作，大幅减少人力工作同时具有较高的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及工程土层表面位移监测，尤其涉及一种激光折射表面位移监测设备及其使用方法。
背景技术
施工过程中，工程土层表面会有不确定性的位移发生，对工程质量及工程安全造成风险，需要定时定点监测，但人工监测过于复杂且耗时，传功拉绳式或者伸缩式传感器局限性较大且经度较低，而激光类的位置图像采集过程中，外界其他管线会有一定几率对采集数据的图像造成影响。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种激光折射表面位移监测设备及其使用方法，通过监测激光光斑位置，利用一个固定监测点，做到同时观测多个被观测点的表面位移状态，并利用无线网络实现数据上传及处理，实现了工程现场自动化的表面位移监测工作，大幅减少人力工作同时具有较高的准确性。
本发明的目的可通过以下技术方案来实现：
一种激光折射表面位移监测设备，其特征在于：包括固定点激光发射端1，多个折射测量端2及数据处理端3；所述固定点激光发射端1包括外接电源1-1、固定外壳及支架1-2、点状激光发射器1-3、数据传输及激光控制器1-4；所述折射测量端2包括设备外壳2-1、入出口滤波片2-2、折射板2-3、显像板2-4、图像采集2-5、数据处理及上传2-6、电源模组2-7；所述数据处理端3包括数据接收与处理设备3-1、数据连接线3-2、管理计算机3-3。
优选地，所述固定点激光发射端1单独个体组装，用于发射远至100m距离，直径2cm内光斑的520nm波段的点状激光束。
优选地，所述入出口滤波片2-2通过螺栓安装在设备外壳2-1上，滤波片附带截止深度OD3的520nm±20nm带宽滤波涂层；折射板2-3采用高透钢化玻璃，通过设备外壳2-1上预留的插槽安装并利用螺栓固定；显像板2-4采用PC材质，添加乳白色色母，双面做磨砂表面；图像采集2-5采用200w像素摄像头，采集显像板2-4上光斑位置数据，安装在设备外壳2-1内，利用螺栓安装在预留安装位置上；数据处理及上传2-6及电源模组2-7在设备外壳2-1内，利用螺栓安装在预留安装位置上整体装配在一起。
优选地，所述数据处接收与处理设备3-1通过数据连接线3-2与管理计算机3-3连接。
优选地，对激光折射表面位移监测设备的使用方法，其步骤如下：
第一步、组装好的固定点激光发射端1安装在固定的观测点，稳固安装；
第二步、组装好的折射测量端2，安装在被观测点位的预置平台上，保证各个被观测点与固定观测点初始状态在一条直线上，间距20m，安装梳理以实际需求为准，最多安装5台折射测量端2；
第三步、准备好并打开数据处理端3；
第四步、设备通电测试并调整被观测点位置，使之具备被观测条件；
第五步、固定点激光发射端1在数据处理端3的控制下定时发射点状激光，激光在通过折射测量端2后会有光纤折射到显像板2-4上形成特定形状的光斑；
第六步、图像采集2-5通过电源模组2-7供电，受数据处理及上传2-6控制，定时采集显像板2-4上光斑位置数据，并将数据上传至数据处理端3；
第七步、显像板2-4上被采集数据为光斑位置坐标数据，如图3所示，在光斑坐标数据发生y轴方向变化时，表示被观测点发生垂直方向位移，在光斑坐标数据发生x轴方向变化时，表示被观测点发生水平方向位移，数据处理端3接收到数据处理及上传2-6上传的数据，并处理后生成报表。
本发明的有益效果是：
针对现有的工程土层表面位移监测技术，本方案提供了一种新的自动化监测方法，利用光的直线传播特性，利用光的折射及图像识别计算技术，实现自动化数据采集及状态汇总上报等功能，解决了人工测量耗时长、工作过程繁琐、数据处理不及时等问题，并且一套设备能同时监测多点状态。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为折射测量端2结构及工作原理示意图；
图3为显像板2-4上被采集数据示意图。
其中，1固定点激光发射端、1-1外接电源、1-2固定外壳及支架、1-3点状激光发射器、1-4数据传输及激光控制器、2折射测量端、2-1设备外壳、2-2入出口滤波片、2-3折射板、2-4显像板、2-5图像采集、2-6数据处理及上传、2-7电源模组；3数据处理端、3-1数据接收与处理设备、3-2数据连接线、3-3管理计算机。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，本发明包括固定点激光发射端1，多个折射测量端2及数据处理端3；所述固定点激光发射端1包括外接电源1-1、固定外壳及支架1-2、点状激光发射器1-3、数据传输及激光控制器1-4；所述折射测量端2包括设备外壳2-1、入出口滤波片2-2、折射板2-3、显像板2-4、图像采集2-5、数据处理及上传2-6、电源模组2-7；所述数据处理端3包括数据接收与处理设备3-1、数据连接线3-2、管理计算机3-3。
进一步地，所述固定点激光发射端1单独个体组装，用于发射远至100m距离，直径2cm内光斑的520nm波段的点状激光束。
进一步地，所述入出口滤波片2-2通过螺栓安装在设备外壳2-1上，滤波片附带截止深度OD3的520nm±20nm带宽滤波涂层；折射板2-3采用高透钢化玻璃，通过设备外壳2-1上预留的插槽安装并利用螺栓固定；显像板2-4采用PC材质，添加乳白色色母，双面做磨砂表面；图像采集2-5采用200w像素摄像头，采集显像板2-4上光斑位置数据，安装在设备外壳2-1内，利用螺栓安装在预留安装位置上；数据处理及上传2-6及电源模组2-7在设备外壳2-1内，利用螺栓安装在预留安装位置上整体装配在一起。
进一步地，所述数据处接收与处理设备3-1通过数据连接线3-2与管理计算机3-3连接。
本发明的具体使用步骤如下：
第一步、组装好的固定点激光发射端1安装在固定的观测点，稳固安装；
第二步、组装好的折射测量端2，安装在被观测点位的预置平台上，保证各个被观测点与固定观测点初始状态在一条直线上，间距20m，安装梳理以实际需求为准，最多安装5台折射测量端2；
第三步、准备好并打开数据处理端3；
第四步、设备通电测试并调整被观测点位置，使之具备被观测条件；
第五步、固定点激光发射端1在数据处理端3的控制下定时发射点状激光，激光在通过折射测量端2后会有光纤折射到显像板2-4上形成特定形状的光斑；
第六步、图像采集2-5通过电源模组2-7供电，受数据处理及上传2-6控制，定时采集显像板2-4上光斑位置数据，并将数据上传至数据处理端3；
第七步、显像板2-4上被采集数据为光斑位置坐标数据，如图3所示，在光斑坐标数据发生y轴方向变化时，表示被观测点发生垂直方向位移，在光斑坐标数据发生x轴方向变化时，表示被观测点发生水平方向位移，数据处理端3接收到数据处理及上传2-6上传的数据，并处理后生成报表。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种激光折射表面位移监测设备，其特征在于：包括固定点激光发射端（1），多个折射测量端（2）及数据处理端（3）；所述固定点激光发射端（1）包括外接电源（1-1）、固定外壳及支架（1-2）、点状激光发射器（1-3）、数据传输及激光控制器（1-4）；所述折射测量端（2）包括设备外壳（2-1）、入出口滤波片（2-2）、折射板（2-3）、显像板（2-4）、图像采集（2-5）、数据处理及上传（2-6）、电源模组（2-7）；所述数据处理端（3）包括数据接收与处理设备（3-1）、数据连接线（3-2）、管理计算机（3-3）；所述固定点激光发射端（1）与所述多个折射测量端（2）位于同一直线，所述固定点激光发射端（1）发射的点状激光束能穿透位于中间的折射测量端（2），达到位于末端的折射测量端（2）。
2.根据权利要求1所述的一种激光折射表面位移监测设备，其特征在于：所述固定点激光发射端（1）单独个体组装，用于发射远至100m距离，直径2cm内光斑的520nm波段的点状激光束。
3.根据权利要求1所述的一种激光折射表面位移监测设备，其特征在于：所述入出口滤波片（2-2）通过螺栓安装在设备外壳（2-1）上，滤波片附带截止深度OD3的520nm±20nm带宽滤波涂层；折射板（2-3）采用高透钢化玻璃，通过设备外壳（2-1）上预留的插槽安装并利用螺栓固定；显像板（2-4）采用PC材质，添加乳白色色母，双面做磨砂表面；图像采集（2-5）采用200w像素摄像头，采集显像板（2-4）上光斑位置数据，安装在设备外壳（2-1）内，利用螺栓安装在预留安装位置上；数据处理及上传（2-6）及电源模组（2-7）在设备外壳（2-1）内，利用螺栓安装在预留安装位置上整体装配在一起。
4.根据权利要求1所述的一种激光折射表面位移监测设备，其特征在于：所述数据处接收与处理设备（3-1）通过数据连接线（3-2）与管理计算机（3-3）连接。
5.一种激光折射表面位移监测设备的使用方法，其特征在于，对激光折射表面位移监测设备的使用方法，其步骤如下：
第一步、组装好的固定点激光发射端（1）安装在固定的观测点，稳固安装；
第二步、组装好的折射测量端（2），安装在被观测点位的预置平台上，保证各个被观测点与固定观测点初始状态在一条直线上，间距20m，安装梳理以实际需求为准，最多安装5台折射测量端（2）；
第三步、准备好并打开数据处理端（3）；
第四步、设备通电测试并调整被观测点位置，使之具备被观测条件；
第五步、固定点激光发射端（1）在数据处理端（3）的控制下定时发射点状激光，激光在通过折射测量端（2）后会有光纤折射到显像板（2-4）上形成特定形状的光斑；
第六步、图像采集（2-5）通过电源模组（2-7）供电，受数据处理及上传（2-6）控制，定时采集显像板（2-4）上光斑位置数据，并将数据上传至数据处理端（3）；
第七步、显像板（2-4）上被采集数据为光斑位置坐标数据，如图3所示，在光斑坐标数据发生y轴方向变化时，表示被观测点发生垂直方向位移，在光斑坐标数据发生x轴方向变化时，表示被观测点发生水平方向位移，数据处理端（3）接收到数据处理及上传（2-6）上传的数据，并处理后生成报表。
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