CN206876167U - 一种桥墩三维摆幅监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种桥墩三维摆幅监测系统，包括激光发射组件和激光接收器，激光发射组件设置于地面，激光接收器设置于桥墩的侧面上，激光发射组件和激光接收器位于同一垂直线上，激光发射组件包括底座、第一安装板、第二安装板、激光发射器、激光测距仪；第一安装板竖直固定于底座上；第一安装板一面固定设置有激光测距仪；第一安装板另一面上端固定设置有第二安装板，且第二安装板与第一安装板相互垂直设置；激光发射器通过卡座固定于第二安装板一侧面上；本系统通过简单的调节机构，实现桥墩水平和垂直位移的测量，而且不需要复杂的相机标定和高精度的相机镜头，节省成本，以非常经济的手段实现高精度的桥墩三维摆幅监测。

Description

一种桥墩三维摆幅监测系统

技术领域

本实用新型属于桥墩监测技术领域，具体涉及一种桥墩三维摆幅监测系统。

背景技术

随着高铁、高速公路等基础建设大力兴建，高铁、高速公路桥梁数量也屡创新高。所以，对这些桥梁健康状况的监测检测成为高铁、高速运营安全的重要保障，但是，在设计之初没有相应桥墩摆幅的安全标准，而且，在过车过程中特别随着环境温度升高，运营年限增长，桥墩会有明显的摇摆晃动。

在现有技术中，也出现了一些桥墩监测装置，例如，申请号为“2016206603276”的实用新型专利，该专利公开了“一种桥墩倾斜实时监测装置，包括设置在桥墩侧面上的激光发射器、激光接收标靶及高清图像识别装置，激光发射器和激光接收标靶位于同一垂直线上，所述高清图像识别装置设置在激光发射器上侧，包括摄像机、光点位移识别装置及信号传输装置”；该方案通过高清图像识别装置确定激光发射器发射的光线是否与激光接收标靶上的把心重合，从而确定桥墩是否有倾斜，该方案可有效提高桥墩切斜度的观测水平。

但是，该方案仅能测量桥墩倾斜与否，也就是测量水平方向的位移，不能测量垂直方向的位移，目前，还没有有效可靠的摆幅监测设备来长期对桥墩摆幅进行三维监测。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在对于桥墩摆幅不能进行三维监测的技术问题，本实用新型提供了以下技术方案：

一种桥墩三维摆幅监测系统，包括激光发射组件和激光接收器，所述激光发射组件设置于地面，所述激光接收器设置于桥墩的侧面上，所述激光发射组件和所述激光接收器位于同一垂直线上，所述激光发射组件包括底座、第一安装板、第二安装板、激光发射器、激光测距仪；

所述第一安装板竖直固定于所述底座上；

所述第一安装板一面固定设置有所述激光测距仪；

所述第一安装板另一面上端固定设置有所述第二安装板，且所述第二安装板与所述第一安装板相互垂直设置；

所述激光发射器通过卡座固定于所述第二安装板一侧面上。

作为本实用新型的进一步说明，所述底座包括安装底板和调节底板，所述调节底板通过多个紧固螺柱和多个第一调节螺柱安装于所述安装底板上，所述第一安装板竖直固定于所述调节底板上。

作为本实用新型的进一步说明，所述调节底板为圆形板，其圆周上均匀分布有三个调节部，所述调节部上设置有紧固螺柱和第一调节螺柱。

作为本实用新型的进一步说明，所述激光接收器包括遮光罩、接收面、后座和图像处理器，所述接收面固定于遮光罩顶部开口处，所述遮光罩底部套接于所述后座顶端，所述图像处理器固定于所述后座内的底部，所述遮光罩和后座内部空间构成成像腔体。

作为本实用新型的进一步说明，所述后座外侧面上固定设置有第一连接部，所述第一连接部固定于所述桥墩的侧面上。

作为本实用新型的进一步说明，所述第一安装板与所述第二安装板连接的一面上，且位于所述第二安装板下方位置设置有第一电源模块，所述第一电源模块为所述激光测距仪供电。

作为本实用新型的进一步说明，所述第一安装板与所述第二安装板连接的一面上，且位于所述第二安装板安装所述激光发射器的另一侧位置上设置有第二电源模块，所述第二电源模块为所述激光发射器供电。

作为本实用新型的进一步说明，所述卡座包括固定部和第二连接部，所述固定部和第二连接部固定连接，所述固定部固定设置于所述第二连接板上，所述第二连接部套接在所述激光发射器上，所述第二连接部的自由端设置有螺纹孔，并且通过螺栓固定所述激光发射器。

作为本实用新型的进一步说明，所述第一安装板和第二安装板上均设置有螺纹孔，所述激光测距仪通过第二调节螺柱固定于所述第一安装板上；所述卡座固定部通过第三调节螺柱固定于所述第二安装板上。

作为本实用新型的进一步说明，还包括保护壳，所述保护壳固定于所述安装底板上，所述激光发射组件设置于所述保护壳内。

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：

本实用新型将激光发射器和激光测距仪结合为一体，能够对桥墩的水平位移和垂直位移同时进行监测，通过第一安装板和第二安装板上的第二调节螺柱和第三调节螺柱，能够对激光测距仪和激光发射器的激光光束进行调节，使两条激光光束交于一点，并且该点落在接收面上，使得监测系统的精度大大提高，该系统结构简单，成本低，能够实现对桥墩三维摆幅情况进行监测。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的监测系统结构示意图。

图2是本实用新型的激光发射组件结构示意图。

图3是本实用新型的激光接收器结构图。

图4是本实用新型的激光接收器A-A剖视图。

图5是本实用新型的卡座结构示意图。

图中：1、激光发射组件；2、激光接收器；3、第一安装板；4、第二安装板；5、激光发射器；6、激光测距仪；7、卡座；8、安装底板；9、调节底板；10、紧固螺柱；11、第一调节螺柱；12、调节部；13、第一电源模块；14、第二电源模块；15、第二调节螺柱；16、第三调节螺柱；17、保护壳；18、固定台；19、遮光罩；20、接收面；21、后座；22、图像处理器；23、成像腔体；24、第一连接部；25、固定部；26、第二连接部；27、自由端。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

一种桥墩三维摆幅监测系统，如图1所示，包括激光发射组件1和激光接收器2，激光发射组件1设置于地面，激光接收器2设置于桥墩的侧面上，激光发射组件1和激光接收器2位于同一垂直线上。

激光发射组件1如图2所示，包括固定在参考点固定台18上的安装底板8，安装底板8上设置有调节底板9，该调节底板9为圆形板，其圆周上均匀分布有三个调节部12，调节部12上设置有一个紧固螺柱10和一个第一调节螺柱11，通过紧固螺柱10和第一调节螺柱11，能够实现调节底板9的360°调节，使调节底板9与安装底板8形成一定角度，以确保激光光束的光斑落在激光发射器5的接收面20上。

在调节底板9上竖直固定有第一安装板3，该第一安装板3一面上通过四个第二调节螺柱15安装有激光测距仪6（四个第二调节螺柱15以激光测距仪6的中轴线中心对称分布），另一面上固定连接有第二安装板4、第一电源模块13和第二电源模块14，第一电源模块13安装在第二安装板4下方位置，第二电源模块14安装在第二安装板4侧面位置，第二安装板4的另一侧面，通过四个第三调节螺柱16在第二安装板4上安装有卡座7，（四个第三调节螺柱16以卡座7中轴线中心对称分布），该卡座7如图5所示，包括固定部25和第二连接部26，固定部25通过第三调节螺柱16安装在第二安装板4上，第二连接部26和固定部25固定连接，第二连接部26套接在激光发射器5上，并且第二连接部26自由端27上设置有用于紧固的螺纹孔，通过螺栓固定激光发射器5，第一电源模块13和第二电源模块14，分别用于为激光测距仪6和激光发射器5供电。

在使用过程中，考虑到系统测量的精度和量程，两束激光在接收器接收面20上聚合成一点为最佳状态，所以在安装时，通过调节第二调节螺柱15和第三调节螺柱16，能够使激光发射器5和激光测距仪6发射的相交于一点，并且使交点落在接收器的接收面20上。

激光接收器2如图3、图4所示，包括遮光罩19、接收面20、后座21和图像处理器22，接收面20固定于遮光罩19顶部开口处，该接受面为橙色有机玻璃，遮光罩19底部套接于后座21顶端的卡槽内，图像处理器22固定于后座21内的底部，遮光罩19和后座21内部空间构成成像腔体23，后座21外侧面上固定设置有第一连接部24，第一连接部24固定于桥墩的侧面上。

优选地，还包括保护壳17，保护壳17固定于安装底板8上，激光发射组件1设置于保护壳17内，由于监测系统长期至于室外，所以，该保护壳17用于保护激光发射组件1，不被外界损坏。

工作原理：由于参考点固定台18（即激光发射组件1安装点）是固定不动的，所以安装在固定台18上的激光发射组件1中发射的光束是固定的，因此，在激光接收器2的接收面20上的光斑也是静止不动的，所以，当桥墩发生水平位移，即倾斜时，激光接收器2也会产生位移，因而导致接收面20上的光斑产生了平面位移，相应的图像处理器22接收到的通过成像腔体23的成像光斑也产生了平面位移，然后通过图像处理器22里的相机输出图像进行相应的图像处理，即可得到接收光斑成像在像平面上的光斑的像素位移，该过程中接收器利用成像腔体23简化了相机标定过程，无需复杂的相机标定及高精度的相机镜头，使用非常经济的手段实现高精度的平面位移测量。

垂直位移由激光测距仪6和激光接收器2上的接收面20完成测量，激光测距仪6发射的激光光束，在接收面20上进行发射，激光测距仪6利用现有技术的相位法计算参考点到测量点（即激光接收器2安装点）之间的距离即垂直距离，如果测量点相对参考点产生垂直位移，则此垂直距离发生变化，相应的激光测距仪6就会输出此变化后的垂直位移，从而完成垂直位移的测量。

在安装过程中，通过调节第二调节螺柱15和第三调节螺柱16，使激光测距仪6与第一安装板3之间、卡座7与第二安装板4之间均形成一点角度，从而使两条激光光束交于一点，再通过调节底板9调节部12上的紧固螺柱10，先预紧紧固螺柱10，使激光发射组件1固定，然后分别调节三个第一调节螺柱11，使调节底板9与安装底板8形成一定角度，此时，两条光线的交点光斑能够发生移动，确保光斑落在激光接收器2的接收面20上，当激光发射组件1调节完毕后，将保护壳17安装在安装底板8上即可。

本系统通过简单的调节机构，实现桥墩水平和垂直位移的测量，而且不需要复杂的相机标定和高精度的相机镜头，节省成本，以非常经济的手段实现高精度的桥墩三维摆幅监测。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种桥墩三维摆幅监测系统，包括激光发射组件（1）和激光接收器（2），所述激光发射组件（1）设置于地面，所述激光接收器（2）设置于桥墩的侧面上，所述激光发射组件（1）和所述激光接收器（2）位于同一垂直线上，其特征在于：所述激光发射组件（1）包括底座、第一安装板（3）、第二安装板（4）、激光发射器（5）、激光测距仪（6）；

所述第一安装板（3）竖直固定于所述底座上；

所述第一安装板（3）一面固定设置有所述激光测距仪（6）；

所述第一安装板（3）另一面上端固定设置有所述第二安装板（4），且所述第二安装板（4）与所述第一安装板（3）相互垂直设置；

所述激光发射器（5）通过卡座（7）固定于所述第二安装板（4）一侧面上。

2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述底座包括安装底板（8）和调节底板（9），所述调节底板（9）通过多个紧固螺柱（10）和多个第一调节螺柱（11）安装于所述安装底板（8）上，所述第一安装板（3）竖直固定于所述调节底板（9）上。

3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于：所述调节底板（9）为圆形板，其圆周上均匀分布有三个调节部（12），所述调节部（12）上设置有紧固螺柱（10）和第一调节螺柱（11）。

4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述激光接收器（2）包括遮光罩（19）、接收面（20）、后座（21）和图像处理器（22），所述接收面（20）固定于遮光罩（19）顶部开口处，所述遮光罩（19）底部套接于所述后座（21）顶端，所述图像处理器（22）固定于所述后座（21）内的底部，所述遮光罩（19）和后座（21）内部空间构成成像腔体（23）。

5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述后座（21）外侧面上固定设置有第一连接部（24），所述第一连接部（24）固定于所述桥墩的侧面上。

6.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述第一安装板（3）与所述第二安装板（4）连接的一面上，且位于所述第二安装板（4）下方位置设置有第一电源模块（13），所述第一电源模块（13）为所述激光测距仪（6）供电。

7.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述第一安装板（3）与所述第二安装板（4）连接的一面上，且位于所述第二安装板（4）安装所述激光发射器（5）的另一侧位置上设置有第二电源模块（14），所述第二电源模块（14）为所述激光发射器（5）供电。

8.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述卡座（7）包括固定部（25）和第二连接部（26），所述固定部（25）和第二连接部（26）固定连接，所述固定部（25）固定设置于所述第二连接板上，所述第二连接部（26）套接在所述激光发射器（5）上，所述第二连接部（26）的自由端（27）设置有螺纹孔，并且通过螺栓固定所述激光发射器（5）。

9.根据权利要求8所述的监测系统，其特征在于：所述第一安装板（3）和第二安装板（4）上均设置有螺纹孔，所述激光测距仪（6）通过第二调节螺柱（15）固定于所述第一安装板（3）上；所述卡座（7）固定部（25）通过第三调节螺柱（16）固定于所述第二安装板（4）上。

10.根据权利要求2或3任一项所述的监测系统，其特征在于：还包括保护壳（17），所述保护壳（17）固定于所述安装底板（8）上，所述激光发射组件（1）设置于所述保护壳（17）内。