CN220583313U - 箱涵内部探测扫描装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种箱涵内部探测扫描装置，包括装置主体，装置主体一端设有伸缩杆，装置主体一侧设有可转动的三维激光扫描仪，装置主体远离伸缩杆的一侧设有防撞杆，三维激光扫描仪内设有激光发射器、固定式反射镜和可转动的多棱镜，固定式反射镜中部设有贯通的细孔，探测激光由激光发射器发出并穿过细孔，经过多棱镜反射后向外发出并反射，固定式反射镜一侧设有接收透镜和接收器，反射激光经过多棱镜和固定式反射镜依次反射后经过接收透镜汇聚到接收器上，解决了老旧箱涵定位。

Description

箱涵内部探测扫描装置

技术领域

本实用新型涉及老旧箱涵定位领域，尤其是涉及一种箱涵内部探测扫描装置。

背景技术

老旧排水箱涵由于建设时长过长，且建设时检查井未预留或者预留较少，导致后期检修不易开展。所以对老旧排水箱涵开展清淤修复过程中，需要在箱涵正上方通过开天窗的方式，为箱涵后期的清淤修复提供场地，但天窗的准确位置及开挖深度的确定一直是一个难点问题。

传统的箱涵定位方式主要以管道CCTV机器人与导向仪相结合的方式为主，通过轮式CCTV管道检测机器人或者全地形CCTV管道检测机器人搭载导向仪的信号发射器，机器人进入箱涵内部后，前进至需要定位的位置，利用导向仪的信号接收器在地表开展定位工作。

该种检测方式的前提是CCTV检测机器人要进入箱涵内部并向前行走。一方面，建设时长20年以上的老旧箱涵，由于箱涵运行时长过长，内部沉积了过多的淤泥，同时在箱涵建设过程中，箱涵内遗留了砖石等建筑垃圾，导致管道CCTV检测机器人无法进入。另一方面，采用导向仪对现场进行定位时，导向仪只能定位地表的准确位置，并不能测量地表至箱涵顶板之间的高度。故传统定位方式受限严重。

实用新型内容

本实用新型提供了一种箱涵内部探测扫描装置，解决了老旧箱涵定位的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种箱涵内部探测扫描装置，包括装置主体，装置主体一端设有伸缩杆，装置主体一侧设有可转动的三维激光扫描仪，装置主体远离伸缩杆的一侧设有防撞杆，三维激光扫描仪内设有激光发射器、固定式反射镜和可转动的多棱镜，固定式反射镜中部设有贯通的细孔，探测激光由激光发射器发出并穿过细孔，经过多棱镜反射后向外发出并反射，固定式反射镜一侧设有接收透镜和接收器，反射激光经过多棱镜和固定式反射镜依次反射后经过接收透镜汇聚到接收器上。

三维激光扫描仪外侧设有透明罩，多棱镜优选为三棱镜，控制系统及数据处理系统可放置在装置主体内，装置主体一端设有电池安装部并安装有电池，可离线供电。

装置主体上还设有设备开关和数据传输接口。

多棱镜一端设有微型电机，可快速转动，对外界进行线扫描，三维激光扫描仪可自转，因此可进行三百六十度环形区域的面域扫描，实现快速建模。

伸缩杆一端设有定位部，定位部可手持，或定位在箱涵某一位置。

防撞杆包括支撑杆，支撑杆端部设有橡胶圆头。

优选的方案中，三维激光扫描仪一端设有扫描仪旋转轴，扫描仪旋转轴为中间贯通结构，扫描仪旋转轴一端连接有衔接转轴，衔接转轴外侧套有轴套，衔接转轴设有中空部，衔接转轴远离扫描仪旋转轴的一端套有第一传动轮，还设有自转驱动电机，自转驱动电机一端设有第二传动轮，第二传动轮与第一传动轮传动。

第二传动轮和第一传动轮为齿轮、同步轮或带轮。

轴套内设有轴承，轴承一侧设有轴承端盖，轴套和自转驱动电机与装置主体连接，轴套内壁设有密封圈。

三维激光扫描仪内线缆由扫描仪旋转轴中空处以及中空部处穿出，中空部出口出可按安装电滑环，用于防止绕线。

优选的方案中，伸缩杆包括固定部和伸缩部，固定部一端设有多个导杆，导杆与伸缩部滑动连接，固定部和导杆之间还设有双头螺杆，双头螺杆两端分别与固定部和伸缩部螺纹连接，双头螺杆的两端螺纹旋向相反。

固定部与定位部连接，伸缩部与装置主体连接，转动双头螺杆中央的调整部，可以改变伸缩部与固定部的间距从而实现三维激光扫描仪的高度调整。

本实用新型的有益效果为：摒弃了传统的CCTV机器人+导向仪的箱涵定位方式，采用三维激光扫描仪与可伸缩探杆相结合的方式，对排水箱涵开展测量工作，可以得到扫描区域的准确坐标，能够为后续的箱涵开天窗工作提供扫描范围内的箱涵坐标及深度数据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的示意图。

图2是本实用新型的俯视示意图。

图3是本实用新型的扫描仪内部原理图。

图4是本实用新型的扫描仪自转结构示意图。

图5是本实用新型的伸缩杆构成图。

图中：橡胶圆头1；支撑杆2；三维激光扫描仪3；激光发射器301；固定式反射镜302；多棱镜303；接收透镜304；接收器305；细孔306；透明罩307；扫描仪旋转轴4；衔接转轴401；轴套402；轴承403；轴承端盖404；中空部405；第一传动轮406；第二传动轮407；自转驱动电机408；设备开关5；数据传输接口6；电池安装部7；电池8；伸缩杆9；固定部901；导杆902；伸缩部903；双头螺杆904；定位部10；装置主体11。

具体实施方式

实施例1：

如图1-5中，一种箱涵内部探测扫描装置，包括装置主体11，装置主体11一端设有伸缩杆9，装置主体11一侧设有可转动的三维激光扫描仪3，装置主体11远离伸缩杆9的一侧设有防撞杆，三维激光扫描仪3内设有激光发射器301、固定式反射镜302和可转动的多棱镜303，固定式反射镜302中部设有贯通的细孔306，探测激光由激光发射器301发出并穿过细孔306，经过多棱镜303反射后向外发出并反射，固定式反射镜302一侧设有接收透镜304和接收器305，反射激光经过多棱镜303和固定式反射镜302依次反射后经过接收透镜304汇聚到接收器305上。

三维激光扫描仪3外侧设有透明罩307，多棱镜303优选为三棱镜，控制系统及数据处理系统可放置在装置主体11内，装置主体11一端设有电池安装部7并安装有电池8，可离线供电。

装置主体11上还设有设备开关5和数据传输接口6。

多棱镜303一端设有微型电机，可快速转动，对外界进行线扫描，三维激光扫描仪3可自转，因此可进行三百六十度环形区域的面域扫描，实现快速建模。

伸缩杆9一端设有定位部10，定位部10可手持，或定位在箱涵某一位置。

防撞杆包括支撑杆2，支撑杆2端部设有橡胶圆头1。

优选的方案中，三维激光扫描仪3一端设有扫描仪旋转轴4，扫描仪旋转轴4为中间贯通结构，扫描仪旋转轴4一端连接有衔接转轴401，衔接转轴401外侧套有轴套402，衔接转轴401设有中空部405，衔接转轴401远离扫描仪旋转轴4的一端套有第一传动轮406，还设有自转驱动电机408，自转驱动电机408一端设有第二传动轮407，第二传动轮407与第一传动轮406传动。

第二传动轮407和第一传动轮406为齿轮、同步轮或带轮。

轴套402内设有轴承403，轴承403一侧设有轴承端盖404，轴套402和自转驱动电机408与装置主体11连接，轴套402内壁设有密封圈。

三维激光扫描仪3内线缆由扫描仪旋转轴4中空处以及中空部405处穿出，中空部405出口出可按安装电滑环，用于防止绕线。

优选的方案中，伸缩杆9包括固定部901和伸缩部903，固定部901一端设有多个导杆902，导杆902与伸缩部903滑动连接，固定部901和导杆902之间还设有双头螺杆904，双头螺杆904两端分别与固定部901和伸缩部903螺纹连接，双头螺杆904的两端螺纹旋向相反。

固定部901与定位部10连接，伸缩部903与装置主体11连接，转动双头螺杆904中央的调整部，可以改变伸缩部903与固定部901的间距从而实现三维激光扫描仪3的高度调整。

实施例2：

一种能够可伸缩的箱涵探测装置，该装置能够依靠可伸缩探杆调节长度，在伸缩杆的底部搭载三维激光扫描仪。三维激光扫描技术是近年来出现的新技术，它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息，可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。近年来随着三维激光扫描技术的不断发展与完善，三维激光扫描设备小型化、精准化趋势明显，现有的三维激光扫描仪已经能够实现手持式测量。

采用三维激光扫描仪与可伸缩探杆相结合的方式，对排水箱涵开展测量工作，该方法利用三维激光扫描仪对于扫描过的物体能够准确定位其坐标的优势，在地表开阔处利用GPS准确录入坐标后，将三维激光扫描仪利用可伸缩探杆深入管道内部，通过检查井将三维激光扫描仪放入管道内部，开启三维激光扫描仪的扫描模式后，可双向扫描50-100m的箱涵路由，经过后期数据处理后，可以得到扫描区域的准确坐标，能够为后续的箱涵开天窗工作提供扫描范围内的箱涵坐标及深度数据。所采用的技术方案可以分为四个部分，包含以下步骤：

一、前期准备阶段

1）在靠近老旧箱涵明显检查井或者排口附近选择一处空阔地带，采用GPS确定至少三个高精度测量点位，依次记录三个点处的坐标；

2）小型三维激光扫描仪开机后，依次放置在三个高精度测量点位上，放置时间一分钟，目的是使设备准确扫描三个高精度测量点的位置，为后期录入高精度测量点的坐标做准备；

3）三维激光扫描仪将三个高精度点扫描完成后，将小型化的三维激光扫描仪与高强度伸缩杆相连接；

4）将三维激光扫描仪与高强度伸缩杆连接后，通过人工运送的方式，将设备运输作业区域。

二、正式测量阶段

5）通过高强度伸缩杆将小型化的三维激光扫描设备通过老旧箱涵上方的明显检查井或者老旧箱涵的排口放入箱涵内部，小型化三维激光扫描设备的扫描探头应该放置在箱涵中心位置，保证三维激光扫描设备能够正常工作，且无遮掩。

6）将小型化三维激光扫描设备放入箱涵中心位置后，持续扫描至少1分钟时间，确保三维激光扫描设备能够采集到的足够多的点源信息。

7）为保证扫描数据的准确，减小误差，需要开展重复测量，重复测量次数2-3次为佳。重复测量方式是将小型化的三维激光扫描仪重复放入箱涵中心位置，在重复测量期间，三维激光扫描仪需要保持开机状态。

8）重复测量完成后，将三维激光扫描仪与高强度伸缩杆分离，将作业现场回复原状并将设备整理完善。

三、数据处理阶段

9）扫描完成后，将小型三维激光扫描仪与高强度伸缩杆断开，将小型三维激光扫描仪中的扫描数据通过数据线导入计算机，并通过专业软件成图，成图后将三个高精度测量点的坐标通过软件导入后，可得到三维激光扫描仪扫描区域的准确坐标。

四、现场定位阶段

10）根据数据处理后得到的箱涵内部准确坐标，选取适合位置的坐标，利用GPS在地表根据准确坐标开展定位工作，为后期施工开天窗提供准确的坐标依据。

设备各个部分的应用情况说明：

1、橡胶圆头：应用于狭窄箱涵开展探测工作时，由于三维激光扫描仪较为易损，此橡胶圆头与支撑杆可保证扫描探头不会接触地面，从而损坏扫描探头。

2、支撑杆：用于保证扫描探头不会与地面接触从而到时探头损坏。

3、三维激光扫描仪：在开展扫描作业时，此探头处于旋转状态，并发射激光，用于扫描测区内的特征。

4、扫描仪旋转轴：用于三维激光扫描仪与主机之间的连接，并保证扫描探头可旋转。

5、设备开关：用于开启与关闭三维激光扫描仪设备。

6、数据传输接口：当三维激光扫描仪完成测区内的扫描工作后，采用连接线的方式将扫描后的数据包上传至电脑，用于软件处理。

7、电池安装部：将设备电池与设备相连接，保证设备近距离供电。

8、电池：保证设备运行过程中的电量供应，并设有充电口。

9、伸缩杆：由于箱涵埋深一般为3-10m，此装置可保证将扫描设备通过检查井或者箱涵排口放入箱涵中心部位，保证三维激光扫描设备能够处于良好的工作环境中。

10、定位部：保证将设备深入箱涵中心部位开展扫描时，地面操作人员能够稳定手持。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种箱涵内部探测扫描装置，其特征是：包括装置主体（11），装置主体（11）一端设有伸缩杆（9），装置主体（11）一侧设有可转动的三维激光扫描仪（3），装置主体（11）远离伸缩杆（9）的一侧设有防撞杆，三维激光扫描仪（3）内设有激光发射器（301）、固定式反射镜（302）和可转动的多棱镜（303），固定式反射镜（302）中部设有贯通的细孔（306），探测激光由激光发射器（301）发出并穿过细孔（306），经过多棱镜（303）反射后向外发出并反射，固定式反射镜（302）一侧设有接收透镜（304）和接收器（305），反射激光经过多棱镜（303）和固定式反射镜（302）依次反射后经过接收透镜（304）汇聚到接收器（305）上；

伸缩杆（9）包括固定部（901）和伸缩部（903），固定部（901）一端设有多个导杆（902），导杆（902）与伸缩部（903）滑动连接，固定部（901）和导杆（902）之间还设有双头螺杆（904），双头螺杆（904）两端分别与固定部（901）和伸缩部（903）螺纹连接，双头螺杆（904）的两端螺纹旋向相反。

2.根据权利要求1所述箱涵内部探测扫描装置，其特征是：三维激光扫描仪（3）一端设有扫描仪旋转轴（4），扫描仪旋转轴（4）为中间贯通结构，扫描仪旋转轴（4）一端连接有衔接转轴（401），衔接转轴（401）外侧套有轴套（402），衔接转轴（401）设有中空部（405），衔接转轴（401）远离扫描仪旋转轴（4）的一端套有第一传动轮（406），还设有自转驱动电机（408），自转驱动电机（408）一端设有第二传动轮（407），第二传动轮（407）与第一传动轮（406）传动。