CN201397130Y - 桥梁线形自动测绘系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁线形自动测绘系统，包括激光发射子系统、数据采集子系统和数据处理子系统；所述激光发射子系统包括激光控制模块和激光发射装置，所述数据采集装置包括数据采集模块、线性光电传感器和测距及驱动模块；所述数据处理子系统包括数据处理主机和通信模块，本实用新型只需在固定参考点放置激光发射子系统置，数据采集子系统通过桥面并将所采集挠度和距离数据传输到数据处理子系统，数据处理子系统对所接收的数据进行处理和曲线拟合便可完成桥梁线形测绘，能够克服现有桥梁线形测量仪器速度慢、精度低、测量时间过长、操作繁琐等缺点。

Description

桥梁线形自动测绘系统

技术领域

本实用新型涉及一种连续挠度采集装置，特别涉及一种桥梁线形自动测绘系统。

背景技术

桥面线形是桥梁检测和施工质量控制的一项重要内容与常规项目。桥梁平面线形主要指桥面特征线的平面线形，主要包括竣工线形和检测线形。竣工线形是反映桥梁施工误差，施工质量的主要指标。检测线形主要反映桥梁荷载试验中不同工况的桥梁平面线形，其状况及差异反映了桥梁施工质量，安全性等方面的诸多信息。平面线形测量主要是测量桥梁的设计轴线(或平行线)在竣工验收与设计线形或检测的各工况下平面线形与零工况下的平面线形的比较，并与设计时或其他时期的平面线形进行对比，以判断和分析桥梁的状态与安全性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种桥梁线形自动测绘系统，能够克服现有线形测量仪器速度慢、精度低、测量时间过长、操作繁琐等缺点。

本实用新型的桥梁线形自动测绘系统，包括激光发射子系统、数据采集子系统、数据处理子系统；

所述激光发射子系统包括激光控制模块和激光发射装置，所述激光发射子系统设置在固定参考点上，所述激光控制模块根据数据处理子系统命令控制激光发射装置发出水平旋转的激光束；

所述数据采集子系统包括数据采集模块、线性光电传感器、运载小车和测距及驱动模块，所述数据采集模块、线性光电传感器和测距及驱动模块均设置在运载小车上，所述测距及驱动模块驱动运载小车稳定匀速通过桥面并测量运载小车通过的距离，所述线性光电传感器接收激光发射子系统激光信号并转化为挠度数据，挠度数据和相应点的距离数据经数据采集模块处理并以无线方式传送到数据处理子系统；

所述数据处理子系统包括无线传输模块和数据处理主机，所述数据处理主机与无线传输模块连接且通过无线传输模块与数据发射子系统和数据采集子系统实现自动控制和数据传输；

进一步，所述激光发射子系统还包括悬挂装置I，所述激光发射装置设置在悬挂装置I下方并自然下垂；

进一步，所述激光控制模块包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线传输部分用于接收数据处理子系统控制命令，所述激光驱动部分控制激光发射装置在水平方向上旋转发射激光束；

进一步，所述激光发射装置包括激光发射头和聚焦装置，所述聚焦装置放置在激光发射头前方；

进一步，所述激光发射子系统还包括用于对激光发射装置高度进行调节的支架I；

进一步，所述数据采集子系统还包括悬挂装置II，所述线性光电传感器置于悬挂装置II下方并自然下垂；

进一步，所述数据采集模块包括信号处理部分和无线传输部分，所述信号处理部分对线性光电传感器信号进行处理，转换为激光束坐标值，经所述无线传输部分传输到数据处理子系统；

进一步，所述数据采集子系统还包括用于对线性光电传感器高度进行调节的支架II，所述支架II设置在运载小车上，所述悬挂装置II、数据采集模块和线性光电传感器均设置在支架II的上端。

本实用新型的有益效果是：

(1)操作简单，测量速度快。激光束自动扫描，不存在其它测量方法须精确对准的问题，只要保证激光扫描高度在线性光电传感器标高范围即可。桥梁线形自动绘制，且不需频繁标定，因而速度快，时间短，进行桥梁检测时交通管制压力大大降低。数据采集频率根据实际需要设定；

(2)精度高。激光发射子系统置于稳定参考点，且激光发射子系统和数据采集子系统内有相应的悬挂装置，确保激光束得水平和线性光电传感器的竖直，因此桥梁本身俯仰角度和翻转变化对测量结果影响小，测量误差≤0.01mm；

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型使用时状态示意图；

图2为激光发射子系统结构示意图；

图3为数据采集子系统结构示意图；

图4为数据处理子系统结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

1-激光发射子系统；2-数据采集子系统；3-数据处理子系统；5-包括悬挂装置I；6-激光控制模块；7-激光发射装置；8-支架I；9-悬挂装置II；10-数据采集模块；11-线性光电传感器；12-支架II；13-运载小车；14-无线传输模块；15-测距及驱动模块；16-数据处理主机。

如图1所示，本实用新型包括激光发射子系统1、数据采集子系统2、数据处理子系统3；本实用新型用于桥梁挠度测量的使用方法如下：

(1)激光发射装置安放于固定参考点(桥墩、河岸稳定处等)，即激光束竖直方向位置不变且保持水平。

(2)数据采集装置安放于被测点，通过支架调整其高度，保证测量过程中光电传感器能检测到激光束。

(3)开启激光发射装置，检测数据采集装置的数据采集有效性并进行初值标定。

(4)在每个测量点，由处理主机发送数据采集系统开启命令，进行数据采集，当前值减去初始值即为挠度值，在采集挠度数据的同时进行该测量点的距离数据采集。

如图2所示，激光发射子系统1包括激光控制模块6和激光发射装置7，所述激光发射子系统1设置在固定参考点上，所述激光控制模块6根据数据处理子系统3命令控制激光发射装置7发出水平旋转的激光束；

激光发射子系统1包括悬挂装置I 5，悬挂装置I 5由两个成十字交叉的大阻尼轴承构成，激光发射装置置于悬挂装置I下方，在重力的作用下自然下垂，确保所发出的激光束的水平性，而不用在测量时由人工方法调整其水平度。

激光控制模块6包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线传输部分，可接收数据处理子系统3的控制命令；所述激光驱动部分控制激光发射装置发射的激光束在水平方向一定角度范围内旋转，旋转角度可以是30°、60°、90°、......、360°，从而不需要移动激光发射子系统1就能实现多点的测量；激光发射装置7旋转的速度和角度范围由数据处理子系统3根据测量需要进行控制。

激光发射装置7设置在待固定参考点上，包括激光发射头和聚焦装置；市场上出售的激光发射头有一定的发散角(0.1～0.2mrad)，出瞳孔径为5mm～10mm，而目前桥梁的最大跨度为几百米，随着测量距离的增加，激光发生散射，激光光斑直径达到300mm～500mm。激光光斑直径太大，光线变弱，会增加光斑识别难度，降低系统精度，因此需要在激光发射头的前方设置聚焦装置，能够使激光光斑直径保持20～30mm，保证光线强度；另外，还可以在激光发射器和聚焦凸透镜的外部设置防尘外壳，以起到防尘和支撑的作用。

激光发射子系统1还包括支架I 8，通过支架I 8可对激光发射装置7的高度进行调节，确保在挠度测量过程中激光发射装置所发激光束能够打到线性光电传感器高度范围。

如图3所示，数据采集子系统2包括悬挂装置II 9、数据采集模块10、线性光电传感器11、支架II 12、驱动及测距模块14，所述线性光电传感器11接收激光发射子系统1的激光信号，经数据采集模块处理10并将数据以无线方式传送到数据处理子系统3；

悬挂装置II 9由两个呈十字交叉的连续大阻尼轴承构成，线性光电传感器11置于悬挂装置II 9的下方，在重力的作用下自然下垂，确保测试数据的准确性。

数据采集模块10包括信号处理部分和无线传输部分，信号处理部分对线性光电传感器11接收到的信号进行处理，转换为激光束坐标值，经无线传输部分传输到数据处理子系统3。

支架II 12设置在运载小车13上，悬挂装置II 9、数据采集模块10和线性光电传感器11均设置在支架II 12的上端，支架II 12可对线性光电传感器11的高度进行调节，确保在多点挠度测量过程中激光发射装置6所发的激光束能够打到任意一个数据采集子系统2所属线性光电传感器11的高度范围。

驱动和测距模块14驱动运载小车13沿桥面稳定匀速运行，并根据线形测量的要求，对桥面任意一点的距离进行测量并通过数据采集模块10将测量点的挠度和距离数据传输到数据处理子系统3。

如图4所示，数据处理子系统3包括无线传输模块15和数据处理主机16，数据处理主机16与无线传输模块15连接，且通过无线传输模块15与数据发射子系统1和数据采集子系统2实现自动控制和数据传输。

其中，无线传输模块15向激光发射子系统1发送控制命令，接收数据采集子系统2测量点的挠度和距离数据并传送到数据处理主机16。

数据处理主机16通过无线传输模块15向激光发射子系统1发送控制命令，接收数据采集子系统2的数据并进行处理和曲线拟合便可完成桥梁线形测绘。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：包括激光发射子系统(1)、数据采集子系统(2)、数据处理子系统(3)；

所述激光发射子系统(1)包括激光控制模块(6)和激光发射装置(7)，所述激光发射子系统(1)设置在固定参考点上，所述激光控制模块(6)根据数据处理子系统(3)命令控制激光发射装置(7)发出水平旋转的激光束；

所述数据采集子系统(2)包括数据采集模块(10)、线性光电传感器(11)、运载小车(13)和测距及驱动模块(14)，所述数据采集模块(10)、线性光电传感器(11)和测距及驱动模块(15)均设置在运载小车(13)上，所述测距及驱动模块(14)用于驱动运载小车(13)并测量运载小车(13)通过的距离，所述线性光电传感器(11)用以接收激光发射子系统(1)所发出的激光信号，所述测距及驱动模块(15)和线性光电传感器(11)测得的数据经数据采集模块(10)处理并以无线方式传送到数据处理子系统(3)；

所述数据处理子系统(3)包括无线传输模块(15)和数据处理主机(16)，所述数据处理主机(16)与无线传输模块(15)连接且通过无线传输模块(15)与数据发射子系统(1)和数据采集子系统(2)实现自动控制和数据传输。

2.根据权利要求1所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述激光发射子系统还包括悬挂装置I(5)，所述激光发射装置(7)设置在悬挂装置I(5)下方并自然下垂。

3.根据权利要求2所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述激光控制模块(6)包括无线传输部分、激光驱动部分，所述无线传输部分用于接收数据处理子系统(3)的控制命令，所述激光驱动部分控制激光发射装置(7)在水平方向上旋转发射激光束。

4.根据权利要求3所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述激光发射装置(7)包括激光发射头和聚焦装置，所述聚焦装置放置在激光发射头前方。

5.根据权利要求4所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述激光发射子系统(1)还包括用于对激光发射装置(7)高度进行调节的支架I(8)。

6.根据权利要求5所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述数据采集子系统(2)还包括悬挂装置II(9)，所述悬挂装置II(9)设置在运载小车(13)上，所述线性光电传感器(11)置于悬挂装置II(9)的下方并自然下垂。

7.根据权利要求6所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述数据采集模块(10)包括信号处理部分和无线传输部分，所述信号处理部分对线性光电传感器(11)信号进行处理，经无线传输部分传输到数据处理子系统(3)。

8.根据权利要求7所述的桥梁线形自动测绘系统，其特征在于：所述数据采集子系统(2)还包括用于对线性光电传感器(11)高度进行调节的支架II(12)，所述支架II(12)设置在运载小车(13)上，所述悬挂装置II(9)、数据采集模块(10)和线性光电传感器(11)均设置在支架II(12)的上端。

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