專利名稱：橋梁線形自動測繪系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種連續(xù)撓度采集裝置，特別涉及一種橋梁線形自動測繪 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
橋面線形是橋梁檢測和施工質(zhì)量控制的一項重要內(nèi)容與常規(guī)項目。橋梁 平面線形主要指橋面特征線的平面線形，主要包括竣工線形和檢測線形?？?工線形是反映橋梁施工誤差，施工質(zhì)量的主要指標(biāo)。檢測線形主要反映橋梁 荷載試驗中不同工況的橋梁平面線形，其狀況及差異反映了橋梁施工質(zhì)量， 安全性等方面的諸多信息。平面線形測量主要是測量橋梁的設(shè)計軸線(或平 行線)在竣工-瞼收與設(shè)計線形或一企測的各工況下平面線形與零工況下的平面 線形的比較，并與設(shè)計時或其他時期的平面線形進行對比，以判斷和分析橋 梁的狀態(tài)與安全性。

實用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，能夠克 服現(xiàn)有線形測量儀器速度慢、精度低、測量時間過長、操作繁瑣等缺點。
本實用新型的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子
系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
所述激光發(fā)射子系統(tǒng)包括激光控制模塊和激光發(fā)射裝置，所述激光發(fā)射子 系統(tǒng)設(shè)置在固定參考點上，所述激光控制模塊根據(jù)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)命令控制激 光發(fā)射裝置發(fā)出水平旋轉(zhuǎn)的激光束；
所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)釆集模塊、線性光電傳感器、運載小車和測距及驅(qū)動模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊、線性光電傳感器和測距及驅(qū)動模塊均設(shè)置 在運載小車上，所述測距及驅(qū)動模塊驅(qū)動運載小車穩(wěn)定勻速通過橋面并測量運 栽小牟通過的距離，所述線性光電傳感器接收激光發(fā)射子系統(tǒng)激光信號并轉(zhuǎn)化 為撓度數(shù)據(jù)，撓度數(shù)據(jù)和相應(yīng)點的距離數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理并以無線方式
傳送到數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括無線傳輸模塊和數(shù)據(jù)處理主機，所述數(shù)據(jù)處理主 機與無線傳輸模塊連接且通過無線傳輸模塊與數(shù)據(jù)發(fā)射子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集子系 統(tǒng)實現(xiàn)自動控制和數(shù)據(jù)傳輸；
進一步，所述激光發(fā)射子系統(tǒng)還包括懸掛裝置I,所述激光發(fā)射裝置設(shè)置在 懸掛裝置I下方并自然下垂；
進一步，所述激光控制模塊包括無線傳輸部分、激光驅(qū)動部分，所述無線 傳輸部分用于接收數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)控制命令，所述激光驅(qū)動部分控制激光發(fā)射 裝置在水平方向上旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光束；
進一步，所述激光發(fā)射裝置包括激光發(fā)射頭和聚焦裝置，所述聚焦裝置放 置在激光發(fā)射頭前方；
進一步，所述激光發(fā)射子系統(tǒng)還包括用于對激光發(fā)射裝置高度進行調(diào)節(jié)的 支架I;
進一步，所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)還包括懸掛裝置n,所述線性光電傳感器置 于懸掛裝置II下方并自然下垂；
進一步，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括信號處理部分和無線傳輸部分，所述信號 處理部分對線性光電傳感器信號進行處理，轉(zhuǎn)換為激光束坐標(biāo)值，經(jīng)所迷無線 傳輸部分傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
進一步，所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)還包括用于對線性光電傳感器高度進行調(diào)節(jié) 的支架II，所迷支架II設(shè)置在運載小車上，所述懸桂裝置II、數(shù)據(jù)采集模塊和 線性光電傳感器均設(shè)置在支架II的上端。
本實用新型的有益效果是(1) 操作簡單，測量速度快。激光束自動掃描，不存在其它測量方法須精 確對準(zhǔn)的問題，只要保證激光掃描高度在線性光電傳感器標(biāo)高范圍即可。橋梁 線形自動繪制，且不需頻繁標(biāo)定，因而速度快，時間短，進行橋梁檢測時交通
管制壓力大大降低。數(shù)據(jù)采集頻率根據(jù)實際需要設(shè)定；
(2) 精度高。激光發(fā)射子系統(tǒng)置于穩(wěn)定參考點，且激光發(fā)射子系統(tǒng)和數(shù)據(jù) 采集子系統(tǒng)內(nèi)有相應(yīng)的懸掛裝置，確保激光束得水平和線性光電傳感器的豎直， 因此橋梁本身俯仰角度和翻轉(zhuǎn)變化對測量結(jié)果影響小，測量誤差<0.01mm;
本實用新型的其他優(yōu)點、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中 進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導(dǎo)。本實用新型 的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。


為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖 對本實用新型作進一步的詳細描述，其中 圖1為本實用新型使用時狀態(tài)示意圖； 圖2為激光發(fā)射子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為凄t據(jù)采集子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當(dāng)理 解，優(yōu)選實施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。
l-激光發(fā)射子系統(tǒng)；2-數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)；3-數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；5-包括懸 掛裝置I; 6-激光控制模塊；7-激光發(fā)射裝置；8-支架I; 9-懸掛裝置II; 10-數(shù)據(jù)采集模塊；11-線性光電傳感器；12-支架11; 13-運載小車；14-無線傳輸模塊；15-測距及驅(qū)動模塊；16-數(shù)據(jù)處理主機。
如圖l所示，本實用新型包括激光發(fā)射子系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)2、數(shù)據(jù) 處理子系統(tǒng)3;本實用新型用于橋梁撓度測量的使用方法如下
(1) 激光發(fā)射裝置安放于固定參考點(橋墩、河岸穩(wěn)定處等)，即激光束 豎直方向位置不變且保持水平。
(2) 數(shù)據(jù)采集裝置安放于被測點，通過支架調(diào)整其高度，保證測量過程中 光電傳感器能檢測到激光束。
(3) 開啟激光發(fā)射裝置，檢測數(shù)據(jù)采集裝置的數(shù)據(jù)采集有效性并進行初值標(biāo)定。
(4) 在每個測量點，由處理主機發(fā)送數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開啟命令，進行數(shù)據(jù)采 集，當(dāng)前值減去初始值即為撓度值，在采集撓度數(shù)據(jù)的同時進行該測量點的距 離數(shù)據(jù)采集。
如圖2所示，激光發(fā)射子系統(tǒng)1包括激光控制模塊6和激光發(fā)射裝置7,所 述激光發(fā)射子系統(tǒng)1設(shè)置在固定參考點上，所述激光控制模塊6根據(jù)數(shù)據(jù)處理 子系統(tǒng)3命令控制激光發(fā)射裝置7發(fā)出水平旋轉(zhuǎn)的激光束；
激光發(fā)射子系統(tǒng)1包括懸掛裝置I5,懸掛裝置I5由兩個成十字交叉的大阻 尼軸承構(gòu)成，激光發(fā)射裝置置于懸掛裝置I下方，在重力的作用下自然下垂，確 保所發(fā)出的激光束的水平性，而不用在測量時由人工方法調(diào)整其水平度。
激光控制模塊6包括無線傳輸部分、激光驅(qū)動部分，所述無線傳輸部分， 可接收數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3的控制命令；所述激光驅(qū)動部分控制激光發(fā)射裝置發(fā) 射的激光束在水平方向一定角度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可以是30。 、 60° 、 90
° ........ 360° ,從而不需要移動激光發(fā)射子系統(tǒng)1就能實現(xiàn)多點的測量；激
光發(fā)射裝置7旋轉(zhuǎn)的速度和角度范圍由數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3根據(jù)測量需要進行控 制。
激光發(fā)射裝置7設(shè)置在待固定參考點上，包括激光發(fā)射頭和聚焦裝置；市 場上出售的激光發(fā)射頭有一定的發(fā)散角(0.1 0.2mrad)，出瞳孔徑為5mm ~10mm,而目前橋梁的最大跨度為幾百米，隨著測量距離的增加，激光發(fā)生散射， 激光光斑直徑達到300mm ~ 500mm。激光光斑直徑太大，光線變?nèi)?，會增加?斑識別難度，降低系統(tǒng)精度，因此需要在激光發(fā)射頭的前方設(shè)置聚焦裝置，能 夠使激光光斑直徑保持20 ~ 30mm,保證光線強度；另外，還可以在激光發(fā)射器 和聚焦凸透鏡的外部設(shè)置防塵外殼，以起到防塵和支撐的作用。
激光發(fā)射子系統(tǒng)1還包括支架I 8，通過支架I 8可對激光發(fā)射裝置7的高度 進行調(diào)節(jié)，確保在撓度測量過程中激光發(fā)射裝置所發(fā)激光束能夠打到線性光電 傳感器高度范圍。
如圖3所示，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)2包括懸掛裝置I19、數(shù)據(jù)采集模塊IO、線性 光電傳感器11、支架IU2、驅(qū)動及測距模塊14,所述線性光電傳感器11接收 激光發(fā)射子系統(tǒng)1的激光信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊處理IO并將數(shù)據(jù)以無線方式傳 送到數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3;
懸掛裝置II 9由兩個呈十字交叉的連續(xù)大阻尼軸承構(gòu)成，線性光電傳感器
ii置于懸掛裝置n 9的下方，在重力的作用下自然下垂，確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
數(shù)據(jù)采集4莫塊10包括信號處理部分和無線傳輸部分，信號處理部分對線性
光電傳感器ll接收到的信號進行處理，轉(zhuǎn)換為激光束坐標(biāo)值，經(jīng)無線傳輸部分
傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3。
支架II 12設(shè)置在運載小車13上，懸掛裝置II 9、數(shù)據(jù)采集模塊10和線性
光電傳感器ii均設(shè)置在支架ni2的上端，支架n 12可對線性光電傳感器ii
的高度進行調(diào)節(jié)，確保在多點撓度測量過程中激光發(fā)射裝置6所發(fā)的激光束能 夠打到任意一個數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)2所屬線性光電傳感器11的高度范圍。
驅(qū)動和測距4莫塊14驅(qū)動運載小車13沿橋面穩(wěn)定勻速運行，并根據(jù)線形測 量的要求，對橋面任意一點的距離進行測量并通過數(shù)據(jù)采集模塊IO將測量點的 撓度和距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3。
如圖4所示，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)3包括無線傳輸模塊15和數(shù)據(jù)處理主機16，數(shù)據(jù)處理主機16與無線傳輸模塊15連接，且通過無線傳輸模塊15與數(shù)據(jù)發(fā)射 子系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)2實現(xiàn)自動控制和數(shù)據(jù)傳輸。
其中，無線傳輸模塊15向激光發(fā)射子系統(tǒng)1發(fā)送控制命令，接收數(shù)據(jù)采集 子系統(tǒng)2測量點的撓度和距離數(shù)據(jù)并傳送到數(shù)據(jù)處理主機16。
數(shù)據(jù)處理主機16通過無線傳輸模塊15向激光發(fā)射子系統(tǒng)1發(fā)送控制命令， 接收數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)2的數(shù)據(jù)并進行處理和曲線擬合便可完成橋梁線形測繪。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離 本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于包括激光發(fā)射子系統(tǒng)(1)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(2)、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(3)；所述激光發(fā)射子系統(tǒng)(1)包括激光控制模塊(6)和激光發(fā)射裝置(7)，所述激光發(fā)射子系統(tǒng)(1)設(shè)置在固定參考點上，所述激光控制模塊(6)根據(jù)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(3)命令控制激光發(fā)射裝置(7)發(fā)出水平旋轉(zhuǎn)的激光束；所述數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(2)包括數(shù)據(jù)采集模塊(10)、線性光電傳感器(11)、運載小車(13)和測距及驅(qū)動模塊(14)，所述數(shù)據(jù)采集模塊(10)、線性光電傳感器(11)和測距及驅(qū)動模塊(15)均設(shè)置在運載小車(13)上，所述測距及驅(qū)動模塊(14)用于驅(qū)動運載小車(13)并測量運載小車(13)通過的距離，所述線性光電傳感器(11)用以接收激光發(fā)射子系統(tǒng)(1)所發(fā)出的激光信號，所述測距及驅(qū)動模塊(15)和線性光電傳感器(11)測得的數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊(10)處理并以無線方式傳送到數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(3)；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(3)包括無線傳輸模塊(15)和數(shù)據(jù)處理主機(16)，所述數(shù)據(jù)處理主機(16)與無線傳輸模塊(15)連接且通過無線傳輸模塊(15)與數(shù)據(jù)發(fā)射子系統(tǒng)(1)和數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)(2)實現(xiàn)自動控制和數(shù)據(jù)傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述激光發(fā) 射子系統(tǒng)還包括懸掛裝置1(5)，所述激光發(fā)射裝置(7 )設(shè)置在懸掛裝置1(5) 下方并自然下垂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述激光控 制模塊(6)包括無線傳輸部分、激光驅(qū)動部分，所述無線傳輸部分用于接收數(shù) 據(jù)處理子系統(tǒng)(3)的控制命令，所述激光驅(qū)動部分控制激光發(fā)射裝置(7)在 水平方向上旋轉(zhuǎn)發(fā)射激光束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述激光發(fā) 射裝置(7)包括激光發(fā)射頭和聚焦裝置，所述聚焦裝置放置在激光發(fā)射頭前方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述激光發(fā) 射子系統(tǒng)(1)還包括用于對激光發(fā)射裝置(7)高度進行調(diào)節(jié)的支架I (8)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所迷的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集子系統(tǒng)(2 )還包括懸掛裝置II ( 9 ),所述懸掛裝置II( 9 )設(shè)置在運栽小車(13 ) 上，所述線性光電傳感器(11)置于懸掛裝置II (9)的下方并自然下垂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集模塊(IO)包括信號處理部分和無線傳輸部分，所述信號處理部分對線性光 電傳感器(11)信號進行處理，經(jīng)無線傳輸部分傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)(3)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)采 集子系統(tǒng)(2 )還包括用于對線性光電傳感器(11 )高度進行調(diào)節(jié)的支架II (12 )， 所述支架II (12)設(shè)置在運載小車(13)上，所述懸掛裝置II (9)、數(shù)據(jù)采集 模塊(10)和線性光電傳感器(11)均設(shè)置在支架II (12)的上端。
專利摘要本實用新型公開了一種橋梁線形自動測繪系統(tǒng)，包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；所述激光發(fā)射子系統(tǒng)包括激光控制模塊和激光發(fā)射裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊、線性光電傳感器和測距及驅(qū)動模塊；所述數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理主機和通信模塊，本實用新型只需在固定參考點放置激光發(fā)射子系統(tǒng)置，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過橋面并將所采集撓度和距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)對所接收的數(shù)據(jù)進行處理和曲線擬合便可完成橋梁線形測繪，能夠克服現(xiàn)有橋梁線形測量儀器速度慢、精度低、測量時間過長、操作繁瑣等缺點。
文檔編號G01B11/24GK201397130SQ200920126829
公開日2010年2月3日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者軍 宋, 張奔牛, 張開洪 申請人:重慶交通大學(xué)