CN208621049U - 一种激光隧道断面检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光隧道断面检测仪，包括转塔支架、激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元，激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元安装在转塔支架单元上，激光扫描单元和水平旋转单元分别与控制单元连接；其中，激光扫描单元和水平旋转单元均通过步进驱动电机进行驱动，控制单元进而控制激光扫描单元和水平旋转单元数据测量，实现对隧道断面的检测。本实用新型一种激光隧道断面检测仪，采用了一体式的转塔支架、双步进驱动电机、一体轴控制等结构，使得检测仪的结构具有高强度、测量速度快速、测量数据精确。

Description

一种激光隧道断面检测仪

技术领域

本实用新型涉及隧道断面检测仪，尤其涉及一种激光隧道断面检测仪。

背景技术

传统的隧道断面检测仪存在以下缺陷：

(1)一般采用U型支架，即左右立板+底板的结构，U型支架固定部分仅在底部连接，U型支架易变形，故设备的稳定性较差；

(2)一般采用分体轴系，即两侧轴套和旋转轴三部件分离，在组装时需要将两侧轴套与旋转轴通过螺钉联接，联接过程中要保证三轴同轴心，使调整过程中对装配技术要求非常高，不易控制；

(3)一般采用蜗轮蜗杆配合使用，通过控制电机步进角度，来控制设备垂直角度旋转。但电机驱动为传动初级，通过蜗轮蜗杆传动，加之齿轮间隙，在传动末级角度旋转精度得不到保证，往往为了提高旋转精度在末级增加码盘。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种结构稳定、测量速度快速、测量数据精确的激光隧道断面检测仪。

为了实现上述目的，本实用新型一种激光隧道断面检测仪，包括转塔支架、激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元，激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元安装在转塔支架单元上，激光扫描单元和水平旋转单元分别与控制单元连接；其中，激光扫描单元和水平旋转单元均通过步进驱动电机进行驱动，控制单元进而控制激光扫描单元和水平旋转单元数据测量，实现对隧道断面的检测。

进一步，所述转塔支架为可绕其纵向中心线旋转的机构，包括中央柱、两个侧板、底板、两个侧罩及若干个安装槽，两个侧罩分别可拆卸罩设在两个侧板上，中央柱分别与两侧板、底板连接两侧板与底板连接，中央柱的中心线与转塔支架的纵向中心线重合，两个侧板平行相对设置在中央柱的两侧，两侧板上方相对位置分别开设有大小相同的通孔，两通孔用于安装所述激光扫描单元，激光扫描单元位于中央柱上方；在底板的中央位置开设有通孔，通孔的圆心位于转塔支架的纵向中心线上；中央柱沿其中心线开设有通孔，以使激光扫描单元的激光能通过；安装槽用于安装所述水平旋转单元、供电单元、控制单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元；在底板上配装有可视化的长水泡组件。

进一步，所述激光扫描单元包括激光模块和扫描轴，扫描轴为桶状的一体轴结构，其穿过所述转塔支架两个侧板开设的通孔，并通过紧固件将其固定在转塔支架上；激光模块设置在扫描轴的中央，能够跟随扫描轴以两通孔的轴线为中心线进行转动；激光模块为集激光发射和接收于一体的模块。

进一步，所述水平旋转单元包括旋转轴，旋转轴安装在所述转塔支架的中央柱上，通过所述水平旋转驱动单元的驱动旋转轴带动转塔支架绕其纵向中心线做水平旋转。

进一步，所述控制单元为检测仪的工作控制及信息处理存储单元，包括数据处理控制模块、数据存储模块、位置传感模块和无线传输模块，数据处理控制模块为处理数据和控制激光扫描单元、水平旋转单元运转的模块，是检测仪实现数据测量的核心模块；数据存储模块用于存储数据信息；位置传感模块包括位置传感器，其为霍尔传感器，用于将所述激光扫描单元的垂直零位反馈给数据处理控制模块；无线传输模块用于检测仪通过无线方式与智能设备连接，通过其将检测到的数据、数据存储模块的信息实时传送给智能设备，或者通过其实现智能设备远程控制检测仪进行数据测量。

进一步，所述控制单元还包括控制显示面板，控制显示面板设置在所述转塔支架的侧罩的外侧。

进一步，所述激光隧道断面检测仪还包括底座、供电单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元，底座设置在所述转塔支架的底部，供电单元、控制单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元均安装在转塔支架上；其中，扫描轴驱动单元分别与所述激光扫描单元、所述控制单元连接，水平旋转驱动单元分别与所述水平旋转单元、控制单元连接，供电单元分别与控制单元、所述激光扫描单元连接。

进一步，所述底座包括若干个水平调整手螺旋、基座、基板和连接件，水平调整手螺旋分别与基座、基板连接，连接件分别与基座、所述转塔支架的底板连接，基座、基板和连接件中心均开设有通孔，且这些通孔的圆心位于转塔支架的纵向中心线上，基座上配装有可视化的圆水泡组件。

进一步，所述底座设置有两块平行的基板、三个水平调整手螺旋，水平调整手螺旋呈″品″字型安装在两块基板上。

进一步，所述供电单元为检测仪提供电能的单元，在所述转塔支架上设置有用于安装供电单元的安装槽，且该安装槽设置在所述侧板与所述侧罩之间，且在侧罩相应的位置开设有用于更换、维修供电单元的拆卸板；在转塔支架上设置有供电单元的充电口；所述扫描轴驱动单元通过步进驱动电机直接驱动所述激光扫描单元的扫描轴围绕其轴心做圆周旋转；所述水平旋转驱动单元包括步进驱动电机和传动装置，步进电机通过传动装置带动所述水平旋转单元旋转，以带动转塔支架绕其纵向中心线做水平旋转。

本实用新型一种激光隧道断面检测仪，采用了一体式的转塔支架、双步进驱动电机、一体轴控制等结构，使得检测仪的结构具有高强度、测量速度快速、测量数据精确。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的沿转塔支架纵向中心线的剖面结构示意图；

图3为本实用新型的仰视图；

图4为没有侧罩时转塔支架的立体图；

图5为没有侧罩时转塔支架的侧视图。

具体实施方式

下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。

为了易于说明，在这里可以使用诸如″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。

如图1至图5所示，本实用新型一种激光隧道断面检测仪，包括底座1、转塔支架2、激光扫描单元3、水平旋转单元4、供电单元5、控制单元6、扫描轴驱动单元7和水平旋转驱动单元8，底座1设置在转塔支架2的底部，其他部件单元均安装在转塔支架2上。其中，激光扫描单元3与扫描轴驱动单元7连接，水平旋转单元4与水平旋转驱动单元8连接，扫描轴驱动单元7和水平旋转驱动单元8均分别与控制单元6连接，控制单元6与供电单元4、激光扫描单元3连接。

底座1包括若干个水平调整手螺旋11、基座12、基板13和连接件14，水平调整手螺旋11分别与基座12、基板13连接，连接件14分别与基座12、转塔支架2连接，基座12、基板13和连接件14中心均开设有通孔，且这些通孔的圆心位于转塔支架2的纵向中心线上，以使激光扫描单元3的激光能通过这些通孔射向地面。基座12上配装有可视化的圆水泡组件121，根据圆水泡的位置来调整支撑本实用新型检测仪的三脚架的每条支架腿的长度，通过粗调使得检测仪达到水平状态，以保证测量到数据的可靠性。在本实施例中，设置有两块平行的基板13、三个水平调整手螺旋11，水平调整手螺旋呈″品″字型安装在两块基板13上。

转塔支架2为可绕其纵向中心线旋转的机构，包括中央柱21、两个侧板22、底板23、两个侧罩24及若干个安装槽，两个侧罩24分别可拆卸罩设在两个侧板22上，中央柱21分别与两侧板22、底板23连接两侧板22与底板23连接，中央柱21的中心线与转塔支架2的纵向中心线重合，两个侧板22平行相对设置在中央柱21的两侧，两侧板上方相对位置分别开设有大小相同的通孔，两通孔用于安装激光扫描单元3，激光扫描单元3位于中央柱21上方。底板23与底座的连接件14连接，且在底板23的中央位置开设有通孔，通孔的圆心位于转塔支架的纵向中心线上。中央柱21沿其中心线开设有通孔，以使激光扫描单元3的激光能通过。安装槽用于安装水平旋转单元4、供电单元5、控制单元6、扫描轴驱动单元7和水平旋转驱动单元8等部件，以提高空间利用效率、便于线路的布置和减小检测仪的尺寸。在本实施例中央柱21、两个侧板22、底板23、安装槽为一体机构，即一体铸造，以提高检测仪的结构强度，同时便于加工锻造，当然并不局限于一体结构，在实际应用中为了更好地维修拆装检测仪可以将转塔支架2加工成可拆卸的机构。此外，在底板23上配装有可视化的长水泡组件231，根据长水泡的位置通过水平调整手螺旋11来精调检测仪的水平，使转塔支架2在旋转时亦保持水平状态，以保证测量到数据的可靠性。

激光扫描单元3包括激光模块31和扫描轴32，扫描轴32为桶状的一体轴结构，其穿过转塔支架2两个侧板22开设的通孔，并通过紧固件将其固定在转塔支架2上。激光模块31设置在扫描轴32的中央，能够跟随扫描轴以两通孔的轴线为中心线进行转动。激光模块31为集激光发射和接收于一体的模块。本实用新型的激光扫描单元3是一体轴结构，与传统的分体轴系结构相比，无需保证三轴同轴心，使调整过程中对装配简便，方便控制。

水平旋转单元4包括旋转轴及其他附件，旋转轴安装在中央柱21上，通过水平旋转驱动单元8的驱动旋转轴带动转塔支架2绕其纵向中心线做水平旋转。

供电单元5为检测仪提供电能，为充电式电池、蓄电池、干电池等，如锂电池等，在转塔支架2上设置有用于安装供电单元的安装槽，且该安装槽设置在侧板22与侧罩24之间，且在侧罩24相应的位置开设有用于更换、维修供电单元的拆卸板。此外，在转塔支架2上设置有供电单元5的充电口，以便为供电单元5充电。

控制单元6为检测仪的工作控制及信息处理存储单元，包括数据处理控制模块、数据存储模块、位置传感模块和无线传输模块，数据处理控制模块为处理数据和控制驱动单元运转等的模块，是检测仪实现数据测量的核心模块；数据存储模块用于存储数据信息；位置传感模块包括位置传感器，其为霍尔传感器，用于将激光扫描单元3的垂直零位反馈给数据处理控制模块；无线传输模块用于检测仪通过无线方式与智能设备连接，通过其将检测到数据、数据存储模块的信息等实时传送给智能设备，或者通过其实现智能设备远程控制检测仪进行数据测量，智能设备为手机、平板电脑、计算机等。此外，控制单元6还包括控制显示面板，以便更好地控制检测仪及实时查看的检测到数据，该控制显示面板设置在转塔支架2的侧罩24的外侧。

扫描轴驱动单元7通过步进驱动电机直接驱动扫描轴32围绕其轴心做圆周旋转。水平旋转驱动单元8包括步进驱动电机和用于传动的齿轮、履带等传动装置，步进电机通过传动装置带动水平旋转单元4旋转以带动转塔支架2绕其纵向中心线做水平旋转。扫描轴驱动单元7、水平旋转驱动单元8可以通过控制单元6智能控制，也可以通过手动控制。本实用新型采用步进电机驱动激光扫描轴、水平旋转轴的转动，不仅简化了驱动方式，而且使检测过程更方便快捷，得到的检测数据更为精准。

本实用新型使用过程中，设置检测仪所需测量的角度范围及测量点数后，开始测量，控制单元6通过扫描轴驱动单元7控制激光扫描单元3旋转至起始角度后，按照设置依次测量各目标点，将各目标点的检测数据实时存储到数据存储模块中，通过观察控制显示面板或者智能设备获取实时的检测数据。测量当前断面完成后，可以设置测量前方断面，前方断面测量控制单元6通过水平旋转驱动单元8控制水平旋转单元旋转，同时通过扫描轴驱动单元7控制激光扫描单元3，搜索前方各目标点，并通过空间坐标计算前方隧道平面的坐标位置。

本实用新型用于隧道断面的轮廓扫描，主要通过两维测角和一维测距实现隧道空间各目标点的三维坐标测量。本实用新型采用两个步进电机进行纵横双方向驱动旋转并精确测角，采用激光测距模块实现距离测量。

本实用新型一种激光隧道断面检测仪，采用了一体式的转塔支架、双步进驱动电机、一体轴控制等结构，使得检测仪的结构具有高强度、测量速度快速、测量数据精确。

Claims (10)

1.一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，包括转塔支架、激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元，激光扫描单元、水平旋转单元和控制单元安装在转塔支架单元上，激光扫描单元和水平旋转单元分别与控制单元连接；其中，激光扫描单元和水平旋转单元均通过步进驱动电机进行驱动，控制单元进而控制激光扫描单元和水平旋转单元数据测量，实现对隧道断面的检测。

2.根据权利要求1所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述转塔支架为可绕其纵向中心线旋转的机构，包括中央柱、两个侧板、底板、两个侧罩及若干个安装槽，两个侧罩分别可拆卸罩设在两个侧板上，中央柱分别与两侧板、底板连接两侧板与底板连接，中央柱的中心线与转塔支架的纵向中心线重合，两个侧板平行相对设置在中央柱的两侧，两侧板上方相对位置分别开设有大小相同的通孔，两通孔用于安装所述激光扫描单元，激光扫描单元位于中央柱上方；在底板的中央位置开设有通孔，通孔的圆心位于转塔支架的纵向中心线上；中央柱沿其中心线开设有通孔，以使激光扫描单元的激光能通过；安装槽用于安装所述水平旋转单元、供电单元、控制单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元；在底板上配装有可视化的长水泡组件。

3.根据权利要求2所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述激光扫描单元包括激光模块和扫描轴，扫描轴为桶状的一体轴结构，其穿过所述转塔支架两个侧板开设的通孔，并通过紧固件将其固定在转塔支架上；激光模块设置在扫描轴的中央，能够跟随扫描轴以两通孔的轴线为中心线进行转动；激光模块为集激光发射和接收于一体的模块。

4.根据权利要求2所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述水平旋转单元包括旋转轴，旋转轴安装在所述转塔支架的中央柱上，通过所述水平旋转驱动单元的驱动旋转轴带动转塔支架绕其纵向中心线做水平旋转。

5.根据权利要求1所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述控制单元为检测仪的工作控制及信息处理存储单元，包括数据处理控制模块、数据存储模块、位置传感模块和无线传输模块，数据处理控制模块为处理数据和控制激光扫描单元、水平旋转单元运转的模块，是检测仪实现数据测量的核心模块；数据存储模块用于存储数据信息；位置传感模块包括位置传感器，其为霍尔传感器，用于将所述激光扫描单元的垂直零位反馈给数据处理控制模块；无线传输模块用于检测仪通过无线方式与智能设备连接，通过其将检测到的数据、数据存储模块的信息实时传送给智能设备，或者通过其实现智能设备远程控制检测仪进行数据测量。

6.根据权利要求5所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述控制单元还包括控制显示面板，控制显示面板设置在所述转塔支架的侧罩的外侧。

7.根据权利要求2-4任一所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，还包括底座、供电单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元，底座设置在所述转塔支架的底部，供电单元、控制单元、扫描轴驱动单元和水平旋转驱动单元均安装在转塔支架上；其中，扫描轴驱动单元分别与所述激光扫描单元、所述控制单元连接，水平旋转驱动单元分别与所述水平旋转单元、控制单元连接，供电单元分别与控制单元、所述激光扫描单元连接。

8.根据权利要求7所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述底座包括若干个水平调整手螺旋、基座、基板和连接件，水平调整手螺旋分别与基座、基板连接，连接件分别与基座、所述转塔支架的底板连接，基座、基板和连接件中心均开设有通孔，且这些通孔的圆心位于转塔支架的纵向中心线上，基座上配装有可视化的圆水泡组件。

9.根据权利要求8所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述底座设置有两块平行的基板、三个水平调整手螺旋，水平调整手螺旋呈“品”字型安装在两块基板上。

10.根据权利要求7所述的一种激光隧道断面检测仪，其特征在于，所述供电单元为检测仪提供电能的单元，在所述转塔支架上设置有用于安装供电单元的安装槽，且该安装槽设置在所述侧板与所述侧罩之间，且在侧罩相应的位置开设有用于更换、维修供电单元的拆卸板；在转塔支架上设置有供电单元的充电口；所述扫描轴驱动单元通过步进驱动电机直接驱动所述激光扫描单元的扫描轴围绕其轴心做圆周旋转；所述水平旋转驱动单元包括步进驱动电机和传动装置，步进电机通过传动装置带动所述水平旋转单元旋转，以带动转塔支架绕其纵向中心线做水平旋转。