CN218973459U - 一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，包括支架，支架的上方固定连接有舵机，舵机的转动轴竖直向下连接有联动杆，联动杆的底部固定连接有步进电机，步进电机的转轴上固定连接有测距传感器；其中所述步进电机的转轴垂直于联动杆和测距传感器的测距方向的延长线；所述舵机、步进电机和测距传感器电连接于处理中心。本实用新型具有测量精度高，误差小，且操作方便，实用性强的特点。

Description

一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统

技术领域

本实用新型涉及一种测量空间内部三维结构的系统，特别是一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统。

背景技术

地下隐伏的空洞精确测量是工程勘察中较大的技术难题，当前，工程勘察中定性判断地下隐伏空洞大小的方式中，常见的有钻孔探边和测距拟合两种。

钻孔探边的具体方法为：某个钻孔穿越了地下隐伏空洞，在该钻孔东南西北四个(或更多方位)一定距离再进行4个钻孔(或更多钻孔)，如果这4个钻孔中又穿越了地下隐伏空洞，继续采用上述方法进行，直到外围的钻孔未穿越地下隐伏空洞，然后根据每个钻孔穿越空洞的长度估算改隐伏空洞的空间。这种方法的缺点是：需要进行更多的钻孔，因此，需要耗费大量的时间和财力，且其空间大小也是估算，测出的结果精度较差。

而测距拟合技术则是一种新型的空间测量技术，利用测距仪对三维空间的断面进行连续扫描后，由计算机拟合出空间的内部结构以及详细大小参数，这项技术在包括地下空洞三维测量等诸多领域中均得到了推广应用。

但是，对于测量人员能够直接进入的三维空间，测量人员可根据空间内的实际情况来布置测量系统以及选定测量方式，而工程钻孔的孔径很小，直径通常小于200mm，测量人员根本不可能进入其穿越的地下空洞内进行测量，因此，现目前测量人员一般是通过绳索将测距仪顺着钻井孔下降至地下空洞内，在测距仪自身的水平转动扫描和绳索上下牵引移动的双重作用下，对地下空洞的横截面进行连续扫描，然后再利用连续的横截面拟合出完整的三维空间结构。这种方式虽然比钻孔探边更加精确、省时和节省成本，但是，其同样存在缺陷：1、钻井孔是随机穿越地下空洞，无法保证钻井孔的延长线能够刚好穿过地下空洞的最上端和最下端，而测距仪只能在地下空洞和钻井孔重叠的区间内移动，因此，无法保证能够对地下空洞内纵向上的所有横截面进行扫描，当钻井孔偏离位置较远时，其测量误差会非常大；2、在升降测距仪的过程中，测距仪可能会发生晃动和旋转的情况，使得连续扫描的横截面的轴心不在一条线，也会造成测量结果的误差。

因此，在现有的测距拟合技术的基础上，如何加以改进来提高测量精准度，仍是研究人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统。本实用新型具有测量精度高，误差小，且操作方便，实用性强的特点。

本实用新型的技术方案：一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，包括支架，支架的上方固定连接有舵机，舵机的转动轴竖直向下连接有联动杆，联动杆的底部固定连接有步进电机，步进电机的转轴上固定连接有测距传感器；其中所述步进电机的转轴垂直于联动杆和测距传感器的测距方向的延长线；所述舵机、步进电机和测距传感器电连接于处理中心。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，所述支架为可调平支架。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，所述舵机为数字舵机。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，所述联动杆为中空杆。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，所述联动杆与舵机经螺纹或活动卡口连接。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，所述联动杆由多段拼接杆首尾拼接而成。

前述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，最下端的一段所述拼接杆为可伸缩杆。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过设置舵机、联动杆、步进电机和测距传感器，并合理设置各部件的连接方式，使得测距传感器能够在地下空洞内做连续的经线面扫描，从而利用经线面扫描的平面图案拟合形成地下空洞的内部三维结构。相较于传统的纬线面连续扫描，本实用新型能够对地下空洞的内部做更全面的扫描，而受钻孔位置的影响更小，在一次测量中的测量精度更高，误差更小。

同时，本实用新型的系统的测距传感器通过硬质的联动杆连接，整个测量过程中测距传感器的位置基本保持在非常有限的区域内，以该相对固定的位置作为三维拟合的中心原点，拟合的结果更加准确，测量精度更高，误差更小。

本实用新型的系统通过合理设置支架、舵机和联动杆的结构和类型，使得测量的操作过程更加方便，实用性更强。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型实测时的状态图。

附图标记说明：1-支架，2-舵机，3-联动杆，4-步进电机，5-测距传感器，6-处理中心。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例：

一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，如附图1所示，包括支架1，支架1的上方固定连接有舵机2，舵机2的转动轴竖直向下连接有联动杆3，联动杆3的底部固定连接有步进电机4，步进电机4的转轴上固定连接有测距传感器5；其中所述步进电机4的转轴垂直于联动杆3和测距传感器5的测距方向的延长线；所述舵机2、步进电机4和测距传感器5连接于处理中心6。

本实施例中，支架1选用常规的三角支架，舵机2、步进电机4和测距传感器5均采用行业内常用的型号即可，而根据实际情况，当地下空洞内为没有水时，测距传感器5可选用激光测距仪，而当有水时，则可选用超声波测距仪。在测量时，如图2所示，首先将支架1安装在工程钻孔周围的地面上，调节支架1使舵机2的转轴对准工程钻孔的轴心附近，然后将联动杆3带测距传感器5的一端插入地下空洞内，将联动杆3的上端连接于舵机2的转轴上。通过处理中心6对舵机2、步进电机4和测距传感器5进行供电、控制和收集数据。

测量过程是：步进电机4驱动测距传感器5纵向旋转360°，获得一个经线面的距离参数，并传输至处理中心6，接着由舵机2转动一定的角度，带动测距传感器5转动相同的角度，然后步进电机4再次驱动测距传感器5纵向旋转360°，获得第二个经线面的距离参数并发回至处理中心6，直至舵机2旋转至最大的360°，将得到的连续扫描的所有的经线面在处理中心6进行拟合处理，从而获得地下空洞内的三维形貌和尺寸参数。

在进一步的实施例中，所述支架1为可调平支架，图中未详细示出，但可调平支架为常规的可调平结构，每一个支撑脚可伸缩调节长短即可。

在进一步的实施例中，所述舵机2为数字舵机，数字舵机可通过处理中心6控制，并在固定的时间间隔旋转固定的角度，从而实现测量过程的全自动化，操作更加方便，数字舵机的型号选用常规型号。

在进一步的实施例中，所述联动杆3为中空杆，图中未示出，选用常规的中空杆即可，目的是能够在内部铺设电线和数据传输线，避免线路外露造成的设备故障。

在进一步的实施例中，所述联动杆3与舵机2经螺纹或活动卡口连接，图中未示出，选用常规的螺纹连接接口或者活动卡口即可完成连接。

在进一步的实施例中，所述联动杆3由多段拼接杆7首位拼接而成，拼接杆7之间通过首尾的螺纹接头进行连接即可，在制作时需要在拼接杆7的首尾连段分别设置相互配合的内螺纹段和外螺纹段，拼接的好处在于可根据工程钻孔的深度拼接合适长度的联动杆，从而提高实用性。

在进一步的实施例中，最下端的一段所述拼接杆7为可伸缩杆8，可伸缩杆8类似于折叠伞伞柄的结构，目的是当增加一段拼接杆7后太长，而减少一段拼接杆7后又太短时，可以通过调节可伸缩杆8的伸缩长度来进行更细微的调整，从而使联动杆3的长度更合适，从而进一步提高实用性。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：包括支架(1)，支架(1)的上方固定连接有舵机(2)，舵机(2)的转动轴竖直向下连接有联动杆(3)，联动杆(3)的底部固定连接有步进电机(4)，步进电机(4)的转轴上固定连接有测距传感器(5)；其中所述步进电机(4)的转轴垂直于联动杆(3)和测距传感器(5)的测距方向的延长线；所述舵机(2)、步进电机(4)和测距传感器(5)电连接于处理中心(6)。

2.根据权利要求1所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：所述支架(1)为可调平支架。

3.根据权利要求1所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：所述舵机(2)为数字舵机。

4.根据权利要求1所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：所述联动杆(3)为中空杆。

5.根据权利要求1所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：所述联动杆(3)与舵机(2)经螺纹或活动卡口连接。

6.根据权利要求1所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：所述联动杆(3)由多段拼接杆(7)首尾拼接而成。

7.根据权利要求6所述的测量工程钻孔穿越的地下空洞内部三维空间的系统，其特征在于：最下端的一段所述拼接杆(7)为可伸缩杆(8)。

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