CN212060578U - 一种隧道围岩信息采集装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种隧道围岩信息采集装置，属于隧道施工技术领域。隧道围岩信息采集装置包括信息采集机构和底座，信息采集机构用于采集围岩信息。信息采集机构安装于底座上，底座具有用于供信息采集机构建立坐标系的至少三个标记点。采用这种结构的隧道围岩信息采集装置避免了在隧道的开挖面现场设置标记点并测量和定位标记点等工作，从而实现了隧道围岩信息采集装置的快速定位以及坐标系的建立，进而极大地减少了在隧道中采集围岩信息的作业时间，并降低了在隧道中作业的安全隐患。

Description

一种隧道围岩信息采集装置

技术领域

本申请涉及隧道施工技术领域，具体而言，涉及一种隧道围岩信息采集装置。

背景技术

近年来，隧道工程对社会的发展和进步起到了至关重要的作用。其中，隧道中围岩结构相互作用贯穿了隧道工程的全寿命周期，围岩信息是隧道工程信息模型的关键信息。目前，对隧道围岩信息采集通常通过人工进行信息采集，采用激光扫描或基于数字摄影的方法进行采集和记录，但是通过这种方法进行围岩信息采集时，需要在隧道的开挖面放置标记点，再通过高精度的定位装置对标记点进行测量，以确定场景的坐标和尺度，从而导致作业时间过长，且隧道内空间狭小，在隧道的开挖面设置标记点时存在一定的安全隐患，进而极大的影响了围岩信息的采集。

实用新型内容

本申请实施例提供一种隧道围岩信息采集装置，以改善现有的设备采集隧道围岩信息的作业时间过长且安全隐患较高的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种隧道围岩信息采集装置，包括信息采集机构和底座；所述信息采集机构用于采集围岩信息；所述信息采集机构安装于所述底座上，所述底座具有用于供所述信息采集机构建立坐标系的至少三个标记点。

在上述技术方案中，隧道围岩信息采集装置设置有底座，信息采集机构安装于底座上，通过在底座上设置有用于在作业场景中建立世界坐标系的至少三个标记点，以确定场景的坐标和尺度，从而避免了在隧道的开挖面现场设置标记点并测量和定位标记点等工作，实现了隧道围岩信息采集装置的快速定位以及坐标系的建立，进而极大地减少了在隧道中采集围岩信息的作业时间，并降低了在隧道中作业的安全隐患。

另外，本申请实施例提供的隧道围岩信息采集装置还具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述底座包括定位架和至少三个定位柱；所述定位架具有用于安装所述信息采集机构的安装部；所述定位柱连接于所述定位架，所述至少三个定位柱以所述安装部为中心周向布置，一个定位柱对应设置一个标记点。

在上述技术方案中，定位架上连接有至少三个定位柱，一个定位柱对应设置一个标记点，通过将至少三个定位柱以安装部为中心周向布置，以实现底座上的供信息采集机构建立坐标系的至少三个标记点，从而确定场景中的坐标和尺度。

进一步地，所述定位柱可拆卸地连接于所述定位架。

在上述技术方案中，通过将定位柱与定位架设置为可拆卸连接，以便于对定位柱进行调整，以及便于对定位柱进行快速拆装和更换。

进一步地，所述至少三个定位柱包括四个定位柱。

在上述技术方案中，通过在定位架设置四个定位柱，以增加一个用于相互纠错的冗余点，实现了隧道围岩信息采集装置的冗余纠错，以检测每个测量点的正确性，从而保证了测量的准确度。

进一步地，所述定位架为矩形结构；四个定位柱分别布置于所述定位架的四个角。

在上述技术方案中，定位架设置为矩形结构，且四个定位柱分别布置于定位架的四个角，通过这种结构便于控制四个定位柱的安装精度，以实现底座上四个标记点的建立，结构简单，便于实现。

进一步地，所述信息采集机构可拆卸地连接于所述安装部。

在上述技术方案中，通过将信息采集机构与定位架设置为可拆卸连接，以实现信息采集机构的快速拆装，从而便于将隧道围岩信息采集装置搬运至狭窄的隧道中，以及便于隧道围岩信息采集装置的携带。

进一步地，所述定位架包括第一架体和第二架体；所述安装部包括第一安装部和第二安装部；所述第一架体具有第一安装部；所述第二架体具有第二安装部；所述第一架体铰接于所述第二架体。

在上述技术方案中，定位架设置有第一架体和第二架体，通过将第一架体铰接于第二架体，以实现定位架的折叠功能，从而携带过程中便于定位架的携带，且减少了存储的占地空间。

进一步地，所述隧道围岩信息采集装置还包括水准仪；所述水准仪安装于所述底座。

在上述技术方案中，通过设置在底座上的水准仪能够在隧道围岩信息采集装置的使用过程中起到水平参照作用，以保证底座的水平度，从而保证了隧道围岩信息采集装置的测量精度。

进一步地，所述信息采集机构包括信息采集组件和转向器；所述信息采集组件连接于所述转向器；所述转向器连接于所述底座，所述转向器用于驱动所述信息采集组件绕竖轴线和水平轴线转动。

在上述技术方案中，信息采集机构设置有转向器，信息采集组件与底座通过转向器连接，通过转向器能够带动信息采集组件绕竖轴线和水平轴线进行转动，从而对隧道里开挖面进行三维扫描，以采集完整的围岩信息。

进一步地，所述转向器包括第一座体、第二座体、第一驱动件、第三座体和第二驱动件；所述第一座体连接于所述底座；所述第二座体可转动地连接于所述第一座体，所述第一驱动件用于驱动所述第二座体相对所述第一座体绕竖轴线转动；所述第三座体可转动地连接于所述第二座体，所述第二驱动件用于驱动所述第三座体相对所述第二座体绕水平轴线转动；所述信息采集组件连接于所述第三座体。

在上述技术方案中，第二座体与第一座体通过第一驱动件连接，第一驱动件能够带动第二座体相对第一座体绕竖轴线转动。第三座体与第二座体通过第二驱动件连接且信息采集组件连接于第三座体，从而第二驱动件能够带动信息采集组件相对第二座体绕水平轴线转动，通过这种结构实现了转向器带动信息采集组件绕竖轴线和水平轴线进行转动，这种结构简单，便于实现。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的隧道围岩信息采集装置的结构示意图；

图2为图1所示的隧道围岩信息采集装置的正视图；

图3为图1所示的隧道围岩信息采集装置的后视图；

图4为图1所示的底座的结构示意图；

图5为图1所示的定位柱的结构示意图。

图标：100-隧道围岩信息采集装置；10-信息采集机构；11-信息采集组件；111-外壳；112-测距仪；113-图像采集仪；12-转向器；121-第一座体；122-第二座体；123-第一驱动件；124-第三座体；125-第二驱动件；20-底座；21-定位架；211-安装部；2111-第一安装部；2112-第二安装部；212-第一架体；2121-第一连接板；2122-第二连接板；2123-第三连接板；2124-第四连接板；213-第二架体；2131-第五连接板；2132-第六连接板；2133-第七连接板；2134-第八连接板；22-定位柱；221-标记面；222-凸起；30-水准仪。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

本申请实施例提供一种隧道围岩信息采集装置100，其能够改善现有的隧道围岩信息采集装置100需要在现场设立和标记测量点，以确定场景中的世界坐标系，从而使得围岩信息采集作业的时间过长，进而导致存在较高的安全隐患的问题，以下结合附图对隧道围岩信息采集装置100的具体结构进行详细阐述。

如图1所示，隧道围岩信息采集装置100包括信息采集机构10和底座20。信息采集机构10用于采集围岩信息，信息采集机构10安装于底座20上，底座20具有用于供信息采集机构10建立坐标系的至少三个标记点。

隧道围岩信息采集装置100设置有底座20，信息采集机构10安装于底座20上，通过在底座20上设置有用于在作业场景中建立世界坐标系的至少三个标记点，以确定场景的坐标和尺度，从而避免了在隧道的开挖面现场设置标记点并测量和定位标记点等工作，实现了隧道围岩信息采集装置100的快速定位以及坐标系的建立，进而极大地减少了在隧道中采集围岩信息的作业时间，并降低了在隧道中作业的安全隐患。

本实施例中，结合图1和图2所示，信息采集机构10包括信息采集组件11和转向器12。信息采集组件11连接于转向器12，转向器12连接于底座20，转向器12用于驱动信息采集组件11绕竖轴线和水平轴线转动。通过转向器12能够带动信息采集组件11绕竖轴线和水平轴线进行转动，从而对隧道里开挖面进行三维扫描，以采集完整的围岩信息。

其中，信息采集组件11包括外壳111、测距仪112、图像采集仪113和处理仪。外壳111连接于转向器12。测距仪112连接于外壳111，测距仪112用于采集待测面的距离信息。图像采集仪113连接于外壳111，图像采集仪113用于采集待测面的图像信息。处理仪安装于外壳111内，处理仪用于处理距离信息和图像信息。

示例性的，处理仪为服务器。需要说明的是，在其他实施例中，处理仪也可以不设置于外壳111内，处理仪为外置且独立于外壳111的计算处理单元，计算处理单元能够处理距离信息和图像信息。

本实施例中，测距仪112为激光测距仪，在其他实施例中，测距仪112还可以为声波测距仪。

可选地，图像采集仪113可以为单目相机、双目相机、CCD相机等。示例性的，如图2所示，图像采集仪113为CCD相机。

本实施例中，结合图1和图3所示，转向器12包括第一座体121、第二座体122、第一驱动件123、第三座体124和第二驱动件125。第一座体121连接于底座20。第二座体122可转动地连接于第一座体121，第一驱动件123用于驱动第二座体122相对第一座体121绕竖轴线转动。第三座体124可转动地连接于第二座体122，第二驱动件125用于驱动第三座体124相对第二座体122绕水平轴线转动。信息采集组件11连接于第三座体124。

第二座体122与第一座体121通过第一驱动件123连接，第一驱动件123能够带动第二座体122相对第一座体121绕竖轴线转动。第三座体124与第二座体122通过第二驱动件125连接且信息采集组件11连接于第三座体124，从而第二驱动件125能够带动信息采集组件11相对第二座体122绕水平轴线转动，通过这种结构实现了转向器12带动信息采集组件11绕竖轴线和水平轴线进行转动，这种结构简单，便于实现。

其中，信息采集组件11通过螺栓螺接于第三座体124，实现了信息采集组件11的快速拆装，以便于信息采集组件11的更换和维修。在其他实施例中，信息采集组件11也可以通过卡接、粘接、焊接等方式连接于第三座体124。

可选地，第一驱动件123为电机，第二座体122绕竖轴线可转动地设置于第一座体121上，电机输出端上的齿轮与设置在第二座体122上的齿轮进行啮合，从而驱动第二座体122相对第一座体121绕竖轴线转动。在其他实施例中，第一驱动件123的结构不限于此，比如，第一驱动件123为液压马达，第二座体122绕竖轴线可转动地设置于第一座体121上，液压马达输出端上的齿轮与设置在第二座体122上的齿轮进行啮合，进而驱动第二座体122相对第一座体121绕竖轴线转动。

可选地，第二驱动件125为电机，第三座体124绕水平轴线可转动地设置于第二座体122上，电机输出端上的齿轮与设置在第三座体124上的齿轮进行啮合，从而驱动第三座体124相对第二座体122绕水平轴线转动。在其他实施例中，第二驱动件125还可以是其他结构，比如，第二驱动件125为液压马达，第三座体124绕水平轴线可转动地设置于第二座体122上，液压马达输出端上的齿轮与设置在第三座体124上的齿轮进行啮合，进而驱动第三座体124相对第二座体122绕水平轴线转动。需要说明的是，在本实施例中，第三座体124相对第二座体122绕水平轴线的转动角度为0度至180度。

本实施例中，结合图1和图4所示，底座20包括定位架21和至少三个定位柱22。定位架21具有用于安装信息采集机构10的安装部211。定位柱22连接于定位架21，至少三个定位柱22以安装部211为中心周向布置，一个定位柱22对应设置一个标记点。通过将至少三个定位柱22以安装部211为中心周向布置，以实现底座20上的供信息采集机构10建立坐标系的至少三个标记点，从而确定场景中的坐标和尺度。

示例性的，定位柱22为方形柱状结构。如图5所示，定位柱22的其中一个侧面设置有标记面221，标记面221即为用于建立坐标系的标记点。

进一步地，定位柱22可拆卸地连接于定位架21。通过将定位柱22与定位架21设置为可拆卸连接，以便于对定位柱22进行调整，以及便于对定位柱22进行快速拆装和更换。

其中，结合图4和图5所示，定位柱22的底端面具有凸起222，凸起222为圆柱状，凸起222的外圆周具有外螺纹，定位架21上设置有螺纹孔，通过将定位柱22上的凸起222螺接于定位架21上的螺纹孔内，以实现定位柱22可拆卸地连接于定位架21。在其他实施例中，定位柱22与定位架21还可以是其他可拆卸连接方式，比如，定位柱22通过卡接或螺栓螺接等方式连接于定位架21。

本实施例中，如图4所示，定位柱22的个数为四个。通过在定位架21设置四个定位柱22，实现了隧道围岩信息采集装置100坐标计算的冗余纠错，以检测每个测量点的正确性，从而保证了测量的准确度。在其他实施例中，定位柱22也可以为三个、五个、六个、七个等。

进一步地，定位架21为矩形结构，四个定位柱22分别布置于定位架21的四个角。通过这种结构便于控制四个定位柱22的安装精度，以实现底座20上四个标记点的建立，结构简单，便于实现。本实施例中，继续参考图4所示，四个定位柱22上的标记面221的朝向一致。

本实施例中，如图1所示，信息采集机构10可拆卸地连接于安装部211。通过将信息采集机构10与定位架21设置为可拆卸连接，以实现信息采集机构10的快速拆装，从而便于将隧道围岩信息采集装置100搬运至狭窄的隧道中，以及便于隧道围岩信息采集装置100的携带。

其中，第三座体124通过四个螺栓螺接于定位架21的安装部211，以实现信息采集机构10可拆卸地连接于安装部211。在其他实施例中，信息采集机构10与定位架21的可拆卸连接方式还可以是其他，比如，第三座体124通过卡接的方式可拆卸地连接于定位架21的安装部211。

可选地，定位架可以是整体式结构，也可以是折叠式结构。本实施例中，定位架为折叠式结构。

如图4所示，定位架21包括第一架体212和第二架体213。安装部211包括第一安装部2111和第二安装部2112。第一架体212具有第一安装部2111，第二架体213具有第二安装部2112。第一架体212铰接于第二架体213。

定位架21设置有第一架体212和第二架体213，通过将第一架体212铰接于第二架体213，以实现定位架21的折叠功能，从而携带过程中便于定位架21的携带，且减少了存储的占地空间。

其中，继续参考图4所示，第一架体212包括第一连接板2121、第二连接板2122、第三连接板2123和第四连接板2124。第二连接板2122的一端连接于第一连接板2121，第二连接板2122的另一端连接于第三连接板2123，第四连接板2124连接于第二连接板2122的中部，第一连接板2121、第三连接板2123和第四连接板2124两两相互平行。第一安装部2111连接于第四连接板2124远离第二连接板2122的一端，第一连接板2121与第二连接板2122的连接处和第二连接板2122与第三连接板2123的连接处均设置有供定位柱22螺接的螺纹孔。第二架体213包括第五连接板2131、第六连接板2132、第七连接板2133和第八连接板2134。第六连接板2132的一端连接于第五连接板2131，第六连接板2132的另一端连接于第七连接板2133，第八连接板2134连接于第六连接板2132的中部，第五连接板2131、第七连接板2133和第八连接板2134两两相互平行。第二安装部2112连接于第八连接板2134远离第六连接板2132的一端，第五连接板2131与第六连接板2132的连接处和第六连接板2132与第七连接板2133的连接处均设置有供定位柱22螺接的螺纹孔。本实施例中，第一连接板2121铰接于第五连接板2131，第三连接板2123铰接于第七连接板2133，第一连接板2121铰接于第五连接板2131的轴线与第三连接板2123铰接于第七连接板2133的轴线相同。

本实施例中，第一架体212和第二架体213均为一体式结构，在其他实施例中，第一架体212也可以是分体式结构，比如，第一连接板2121、第二连接板2122、第三连接板2123和第四连接板2124之间通过粘接或螺栓螺接等方式连接。第二架体213也可以是分体式结构，比如，第五连接板2131、第六连接板2132、第七连接板2133和第八连接板2134之间通过粘接或螺栓螺接等方式连接。

可选地，结合图1和图4所示，隧道围岩信息采集装置100还包括水准仪30，水准仪30安装于底座20。通过设置在底座20上的水准仪30能够在隧道围岩信息采集装置100的使用过程中起到水平参照作用，以保证底座20的水平度，从而保证了隧道围岩信息采集装置100的测量精度。

其中，水准仪30安装于第一架体212上。在其他实施例中，水准仪30也可以安装于第二架体213上。

示例性的，水准仪30为气泡水平仪。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道围岩信息采集装置，其特征在于，包括：

信息采集机构，所述信息采集机构用于采集围岩信息；以及

底座，所述信息采集机构安装于所述底座上，所述底座具有用于供所述信息采集机构建立坐标系的至少三个标记点。

2.根据权利要求1所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述底座包括定位架和至少三个定位柱；

所述定位架具有用于安装所述信息采集机构的安装部；

所述定位柱连接于所述定位架，所述至少三个定位柱以所述安装部为中心周向布置，一个定位柱对应设置一个标记点。

3.根据权利要求2所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述定位柱可拆卸地连接于所述定位架。

4.根据权利要求2所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述至少三个定位柱包括四个定位柱。

5.根据权利要求4所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述定位架为矩形结构；

四个定位柱分别布置于所述定位架的四个角。

6.根据权利要求2所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述信息采集机构可拆卸地连接于所述安装部。

7.根据权利要求6所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述定位架包括第一架体和第二架体；

所述安装部包括第一安装部和第二安装部；

所述第一架体具有第一安装部；

所述第二架体具有第二安装部；

所述第一架体铰接于所述第二架体。

8.根据权利要求1所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述隧道围岩信息采集装置还包括水准仪；

所述水准仪安装于所述底座。

9.根据权利要求1所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述信息采集机构包括信息采集组件和转向器；

所述信息采集组件连接于所述转向器；

所述转向器连接于所述底座，所述转向器用于驱动所述信息采集组件绕竖轴线和水平轴线转动。

10.根据权利要求9所述的隧道围岩信息采集装置，其特征在于，所述转向器包括第一座体、第二座体、第一驱动件、第三座体和第二驱动件；

所述第一座体连接于所述底座；

所述第二座体可转动地连接于所述第一座体，所述第一驱动件用于驱动所述第二座体相对所述第一座体绕竖轴线转动；

所述第三座体可转动地连接于所述第二座体，所述第二驱动件用于驱动所述第三座体相对所述第二座体绕水平轴线转动；

所述信息采集组件连接于所述第三座体。

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