一種非接觸式激光隧道收斂儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于土木工程隧道收斂和拱頂沉降監(jiān)測的智能儀器【技術領域】，具體涉及一種非接觸式激光隧道收斂儀，所述ARM處理器分別與所述高精度相位式激光測距模塊、充電接口/USB數(shù)據(jù)傳輸接口、高精度傾角測量補償模塊、外部觸發(fā)測量鍵、數(shù)據(jù)儲存模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、功能操作按鍵和蜂鳴器連接；本實用新型在土木工程中用于隧道、井礦的沉降收斂測試分析時，由于內(nèi)部采用了智能高速MCU結合高精度非接觸式激光測距技術、光斑成像定位技術，無需專業(yè)人員單人單臺設備即可完成所有數(shù)據(jù)的采集、分析工作，極大的降低了傳統(tǒng)機械式收斂計在測試過程中的工作勞動強度，內(nèi)置數(shù)據(jù)自動儲存技術有效的保證了測量結果的客觀、準確性。
【專利說明】一種非接觸式激光隧道收斂儀

【技術領域】：
[0001] 本實用新型涉及用于土木工程隧道收斂和拱頂沉降監(jiān)測的智能儀器【技術領域】，具 體涉及一種非接觸式激光隧道收斂儀。

【背景技術】：
[0002] 目前隧道、礦井、地下工程采用機械鋼尺式收斂計來測量關鍵處的變形位移及沉 降，機械式收斂計在使用時需要仔細調(diào)節(jié)鋼尺的張力，因其在使用時需要固定兩點才能測 量被監(jiān)測點間的距離，因而懸掛在工程井洞高處的掛鉤只能借助扶梯或者升降器才能將其 掛固或拆卸，一次測量往往需要多人配合才能完成。機械式收斂計為精密測量儀器，連接于 監(jiān)測點兩端的鋼尺一般為金屬材料制成，因金屬材料存在熱脹冷縮的現(xiàn)象，為消除溫差造 成對測量結果的影響，測量時需要先實時監(jiān)測環(huán)境溫度，然后根據(jù)現(xiàn)場測量的溫度通過相 關公式彌補溫度帶來的誤差，因此需要操作人員具備一定的專業(yè)知識背景。同時，機械式收 斂計的功能單一，體積龐大，其在測量過程中其它機械工程車往往必須在測量處停止作業(yè)， 否則可能會損壞收斂計。另外，目前市場上的機械式收斂計內(nèi)部一般無數(shù)據(jù)分析處理、圖形 顯示等功能，測量結果無法自動保存，測量數(shù)據(jù)依靠人工記錄方式來保存，當測試的工作量 較大而導致工作人員疲勞后，容易造成測量結果產(chǎn)生非主觀性的讀數(shù)失誤或者記錄失誤等 情形，因此無法保證測量結果的客觀性。 實用新型內(nèi)容：
[0003] 為彌補現(xiàn)有機械式收斂計功能單一、操作過程繁瑣、測試過程中需要多人配合測 試且工作強度大、無法保證測量結果的客觀性、體積龐大等諸多不足，本實用新型提供一種 非接觸式激光隧道收斂儀。
[0004] 本實用新型所述的非接觸式激光隧道收斂儀，包括ARM處理器、彩色顯示屏、高分 辨率視頻成像模塊、高精度相位式激光測距模塊、充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口、高精度傾 角測量補償模塊、外部觸發(fā)測量鍵、數(shù)據(jù)儲存模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、功能操作按鍵、蜂鳴 器和電源管理模塊；所述ARM處理器分別與所述彩色顯示屏和高分辨率視頻成像模塊連 接，所述ARM處理器分別與所述高精度相位式激光測距模塊、充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口、 高精度傾角測量補償模塊、外部觸發(fā)測量鍵、數(shù)據(jù)儲存模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、功能操作 按鍵和蜂鳴器連接，所述電源管理模塊與所述充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口連接。
[0005] 作為優(yōu)選，所述高精度傾角測量補償模塊采用高精度傾角傳感器。
[0006] 本實用新型開機上電后進入光斑定位模式，此時激光模塊連續(xù)打出激光斑點，同 時ARM處理器開啟高分辨率視頻成像模塊，高分辨率視頻成像模塊的視頻數(shù)據(jù)流返回ARM 處理器后發(fā)送至彩色顯示屏，彩色顯示屏實時顯示光斑的位置，此時通過手動調(diào)節(jié)本儀器 的方位角可以定位至需要測試的位置點，定位好測試點后按下外部觸發(fā)測量鍵，高分辨率 視頻成像模塊關閉以節(jié)約電能，彩色顯示屏顯示本裝置的主畫面，設備進入主界面模式；在 主界面模式下按下本裝置的"定位"按鈕即可回到和上電初始狀態(tài)一致的光斑定位模式。
[0007] 其中，在主界面模式下ARM處理器不斷掃描功能操作鍵，當掃描到距離測試請求 時，ARM處理器通過總線發(fā)出測試指令至高精度相位式激光測距模塊，高精度相位式激光測 距模塊即刻開始一次非接觸式距離測量，測量到的結果返回ARM處理器后傳送至彩色顯示 屏顯示本次的測量結果，測量結果的詳細信息自動存入數(shù)據(jù)儲存模塊，同時蜂鳴器訊響一 次提示數(shù)據(jù)保存成功。
[0008] 本實用新型的有益效果：本實用新型在土木工程中用于隧道、井礦的沉降收斂測 試分析時，由于內(nèi)部采用了智能高速MCU結合高精度非接觸式激光測距技術、光斑成像定 位技術，無需專業(yè)人員單人單臺設備即可完成所有數(shù)據(jù)的采集、分析工作，極大的降低了傳 統(tǒng)機械式收斂計在測試過程中的工作勞動強度，內(nèi)置數(shù)據(jù)自動儲存技術有效的保證了測量 結果的客觀、準確性；與現(xiàn)有機械式收斂計方式比較，該儀器采用高精度激光非接觸式測 量，在測量過程中不影響工程正常施工、內(nèi)置光斑成像攝像頭能方便的定位隧道內(nèi)高處指 定的測試點、自動測量結果客觀、自動數(shù)據(jù)保存、強大的數(shù)據(jù)分析處理功能、直觀的圖形顯 示功能、內(nèi)置無線數(shù)據(jù)傳輸電路、體積小巧、無需專業(yè)技術人員、等諸多優(yōu)勢于一體，徹底解 決了現(xiàn)行采用機械式收斂計在測量過程中存在的各種弊端。另外，本實用新型附帶強大的 數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、高精度傾角值輸出等功能均能彌補現(xiàn)有機械式收斂計的空白。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0009] 為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。
[0010] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0011] 圖2為本實用新型中光斑定位模式的工作示意圖；
[0012] 圖3為本實用新型中主界面模式的工作示意圖。
[0013] 1-ARM處理器；2-彩色顯示屏；3-高分辨率視頻成像模塊；4-高精度相位式激光 測距模塊；5-充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口；6-高精度傾角測量補償模塊；7-外部觸發(fā)測量 鍵；8_數(shù)據(jù)儲存模塊；9-無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；10-功能操作按鍵；11-蜂鳴器；12-電源管理 模塊。

【具體實施方式】：
[0014] 如圖1所示，本【具體實施方式】采用以下技術方案：一種非接觸式激光隧道收斂儀， 包括ARM處理器1、彩色顯示屏2、高分辨率視頻成像模塊3、高精度相位式激光測距模塊4、 充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口 5、高精度傾角測量補償模塊6、外部觸發(fā)測量鍵7、數(shù)據(jù)儲存 模塊8、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊9、功能操作按鍵10、蜂鳴器11和電源管理模塊12 ;所述ARM處 理器1分別與所述彩色顯示屏2和高分辨率視頻成像模塊3連接，所述ARM處理器1分別 與所述高精度相位式激光測距模塊4、充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口 5、高精度傾角測量補償 模塊6、外部觸發(fā)測量鍵7、數(shù)據(jù)儲存模塊8、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊9、功能操作按鍵10和蜂鳴 器11連接，所述電源管理模塊12與所述充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口 5連接。本實施例 中，該儀器采用了非接觸式高精度激光測距技術；并且，ARM處理器1采用了高速ARM處理 器作為本儀器的核心運算及控制單元；內(nèi)置攝像頭成像技術，能方便準確的定位激光光斑； 采用彩色顯示屏2作為儀器的人機對話窗口，數(shù)據(jù)顯示終端。
[0015] 其中，所述高精度傾角測量補償模塊6采用高精度傾角傳感器，有效增強了該儀 器的補償功能。
[0016] 如圖2所示，光斑定位模式：設備進入光斑定位模式后，ARM處理器1打開高精度 相位式激光測距模塊4,激光模塊連續(xù)打出激光光斑，同時高分辨率視頻成像模塊3打開并 連續(xù)輸出視頻數(shù)據(jù)流，經(jīng)ARM處理器1運算后送至彩色顯示屏2顯示光斑位置，通過調(diào)節(jié)本 設備的方位，能直觀的從顯示屏上看到光斑指向最終需要測量的位置點，完成光斑的準確 定位；按下外部觸發(fā)測量鍵7, ARM處理器1通過掃描該鍵的有效信號后，關閉高分辨率視 頻成像模塊3、高精度相位式測距模塊4以節(jié)約電能，彩色顯示屏2進入主頁面模式；如果 在測試過程中需要重新調(diào)整光斑位置，只需按下功能操作鍵上的"定位"按鍵，ARM處理器1 識別到有效的定位請求后，和前所述一樣，重新進入光斑定位模式；另外，本裝置的電源管 理模塊12負責可充鋰電池的充電放電管理，裝置內(nèi)的所有功能模塊均通過電源管理模塊 供電。
[0017] 如圖3所示，主界面模式：在主界面模式下，通過操作功能操作按鍵10的"測距" 按鈕或者按下外部觸發(fā)測量鍵7, ARM處理器1識別到有效的測距信號后，打開高精度相位 式激光測距模塊4的距離測量功能進行一次距離測量，返回的數(shù)據(jù)經(jīng)ARM處理器1發(fā)送至 彩色顯示屏2顯示測量到的距離值，并自動保存至數(shù)據(jù)儲存模塊8,同時蜂鳴器11訊響一 次，提示數(shù)據(jù)保存成功；在主界面模式下可通過功能操作按鍵10對測量文件名等信息修改 并保存至數(shù)據(jù)儲存模塊8中。
[0018] 以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行 業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型 要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1. 一種非接觸式激光隧道收斂儀，其特征在于：它包括arm處理器（1)、彩色顯示屏 (2)、高分辨率視頻成像模塊（3)、高精度相位式激光測距模塊（4)、充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸 接口（5)、高精度傾角測量補償模塊￠)、外部觸發(fā)測量鍵（7)、數(shù)據(jù)儲存模塊（8)、無線數(shù)據(jù) 傳輸模塊（9)、功能操作按鍵（10)、蜂鳴器（11)和電源管理模塊（12);所述ARM處理器（1) 分別與所述彩色顯示屏（2)和高分辨率視頻成像模塊（3)連接，所述ARM處理器（1)分別 與所述高精度相位式激光測距模塊（4)、充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口（5)、高精度傾角測量 補償模塊￠)、外部觸發(fā)測量鍵（7)、數(shù)據(jù)儲存模塊（8)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊（9)、功能操作按 鍵（10)和蜂鳴器（11)連接，所述電源管理模塊（12)與所述充電接口 /USB數(shù)據(jù)傳輸接口 (5)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種非接觸式激光隧道收斂儀，其特征在于：所述高精度傾 角測量補償模塊（6)采用高精度傾角傳感器。
【文檔編號】G01C5/00GK203848828SQ201420053846
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權日:2014年1月27日
【發(fā)明者】謝模順 申請人:上海譽煊電子技術有限公司