一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法

本发明涉及监测装置，具体为一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法。

背景技术：

1、地铁隧道在建成后，由于列车运行、结构老化等多种因素的影响，地铁隧道会发生一定的变形，例如隧道顶部塌陷等情况，因此为了解决地铁隧道发生形变带动的影响，需要对地铁隧道的状态进行高频监测。

2、现有的会使用三维激光扫描仪对地铁隧道形变情况进行监测，三维激光扫描仪安装在底架上，底架两端设置有轨道轮，可便带动三维激光扫描仪沿着铁轨进行移动，使得监测过程较为便捷，但该过程中，不能对三维激光扫描仪在任意位置监测时进行位置限定，且三维激光扫描仪沿着铁轨移动过程中的稳定性较差，导致三维激光扫描仪后期监测的数据存在偏差。

3、上述问题出现的主要原因在于在通过底架以及轨道轮将三维激光扫描仪移动至地铁隧道所需进行变形监测的位置后，底架与铁轨之间处于相对活动状态，当三维激光扫描仪监测过程中受到外力触碰时，会造成底架的移动，进而导致三维激光扫描仪的监测位置发生变动，影响其定点监测数据的准确性；

4、另外，铁轨上易存在颗粒状的杂质，当轨道轮在铁轨上移动时，易受到颗粒状的杂质的阻碍，且轨道轮会在与颗粒状的杂质接触过程中发生振动，影响底架处三维激光扫描仪设置的稳定性，针对上述情况，我们提出一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，以解决上述背景技术中提出不能对三维激光扫描仪在任意位置监测时进行位置限定，且三维激光扫描仪沿着铁轨移动过程中的稳定性较差，导致三维激光扫描仪后期监测的数据存在偏差的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现，一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，包括底架转动设置在底架下部的活动杆，所述活动杆的两端均固定连接有轨道轮，所述活动杆的顶部端面滑动连接有支撑座，所述支撑座的顶部端面设置有三维激光扫描仪，所述底架的底部端面设置有用于底架位置锁定的锁定机构；

5、所述锁定机构包括固定设置在底架底部端面的固定盒，所述活动杆位于固定盒内部的一端外壁固定连接有齿环，所述固定盒的内部转动设置有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆的外壁螺纹套接有两组移动框，两组所述移动框的内壁固定连接有用于与齿环外壁卡接的固定齿。

6、优选的，所述移动框套接设置在活动杆的外部，所述固定盒的内底部固定连接有两组固定板，所述双向螺纹杆转动连接在两组固定板之间。

7、优选的，所述移动框的上下两端均开设有限位孔，所述移动框远离固定齿的一端通过限位孔限位套接在固定板的外壁。

8、优选的，所述双向螺纹杆的外壁固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮的外壁啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的一侧固定连接有固定螺杆，所述固定螺杆的一端转动设置在固定盒的侧面，所述固定螺杆延伸至固定盒外部的一端外壁设置有固定螺母。

9、优选的，所述底架的两端均设置有清除机构，所述清除机构用于铁轨外壁杂质的清除，所述清除机构包括分别转动设置在底架两端的连接杆，所述连接杆的一端设置有用于杂质清除的清扫头，所述连接杆的外壁设置有用于与活动杆联动的连接皮带。

10、优选的，所述底架的两端分别固定连接有一组连接盒，且连接盒的一端套接设置在活动杆的外部，所述连接皮带位于连接盒的内部。

11、优选的，所述底架的内部设置有用于支撑座以及支撑座顶部端面三维激光扫描仪左右移动的气缸。

12、s1、将底架以及支撑座通过轨道轮放置在地铁轨道上，然后将三维激光扫描仪安装在支撑座的顶部端面，随之，开启三维激光扫描仪，使得三维激光扫描仪对地铁隧道内部进行面状式三维扫描，采用自带软件进行站点拼接、标定、平差等得到高精度高密度的点云数据，通过这些数据和原始数据做对比以得到隧道内部形变量的分析，以此来达到监测的目的；

13、s2、轨道轮沿着铁轨带动三维激光扫描仪移动时，且在连接皮带的连接作用下，带动连接杆转动，进而带动连接杆一端设置的清扫头转动，使得清扫头对轨道轮移动路径上的杂质等清除；

14、s3、三维激光扫描仪在任意位置放置时，可转动固定盒侧面设置的固定螺杆，固定螺杆带动第二锥齿轮转动，第二锥齿轮带动与其啮合的第一锥齿轮转动，从而使得与第一锥齿轮相连接的双向螺纹杆转动，使得在螺纹连接的作用下，两组移动框内壁设置的固定齿卡接在活动杆外壁设置的齿环的外壁，以便对活动杆以及与活动杆相连接的轨道轮固定，使得三维激光扫描仪可稳定位于一位置对地铁隧道形变状况进行监测。

15、本发明公开了一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，其具备的有益效果如下，

16、1、该一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，通过在底架的底部端面设置固定盒，固定盒的内部设置可带动移动框移动的双向螺纹杆，以便移动框内壁设置的固定齿与活动杆外壁设置的齿环卡接，进而将底架与铁轨之间连接固定，避免底架以及底架处设置的三维激光扫描仪在外力作用出现位置变动，影响三维激光扫描仪定点监测数据的准确性。

17、2、该一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，在固定盒的一侧设置固定螺杆，固定螺杆的一端可便于工作人员的操作，固定螺杆的另一端设置可带动双向螺纹杆转动的锥齿轮，从而使得底架以及轨道轮的锁定操作较为便捷。

18、3、该一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，位于底架同一侧的两组轨道轮的两侧分别设置有一组清扫头，使得无论推动底架向前或者向后移动，清扫头会先对铁轨处粘附的杂质进行清理，减少底架以及底架处设置的三维激光扫描仪的振动，也避免轨道轮的损坏。

技术特征：

1.一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，包括底架(1)转动设置在底架(1)下部的活动杆(101)，所述活动杆(101)的两端均固定连接有轨道轮(102)，所述活动杆(101)的顶部端面滑动连接有支撑座(103)，所述支撑座(103)的顶部端面设置有三维激光扫描仪(2)，其特征在于，所述底架(1)的底部端面设置有用于底架(1)位置锁定的锁定机构(3)；

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述移动框(304)套接设置在活动杆(101)的外部，所述固定盒(301)的内底部固定连接有两组固定板(302)，所述双向螺纹杆(303)转动连接在两组固定板(302)之间。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述移动框(304)的上下两端均开设有限位孔(307)，所述移动框(304)远离固定齿(305)的一端通过限位孔(307)限位套接在固定板(302)的外壁。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述双向螺纹杆(303)的外壁固定连接有第一锥齿轮(4)，所述第一锥齿轮(4)的外壁啮合有第二锥齿轮(401)，所述第二锥齿轮(401)的一侧固定连接有固定螺杆(402)，所述固定螺杆(402)的一端转动设置在固定盒(301)的侧面，所述固定螺杆(402)延伸至固定盒(301)外部的一端外壁设置有固定螺母(403)。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述底架(1)的两端均设置有清除机构(5)，所述清除机构(5)用于铁轨外壁杂质的清除，所述清除机构(5)包括分别转动设置在底架(1)两端的连接杆(502)，所述连接杆(502)的一端设置有用于杂质清除的清扫头(503)，所述连接杆(502)的外壁设置有用于与活动杆(101)联动的连接皮带(504)。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述底架(1)的两端分别固定连接有一组连接盒(501)，且连接盒(501)的一端套接设置在活动杆(101)的外部，所述连接皮带(504)位于连接盒(501)的内部。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置，其特征在于，所述底架(1)的内部设置有用于支撑座(103)以及支撑座(103)顶部端面三维激光扫描仪(2)左右移动的气缸(104)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置的监测方法，其特征在于，

技术总结本发明公开一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，涉及监测装置领域。该装置包括底架转动设置在底架下部的活动杆，活动杆的两端均固定连接有轨道轮，活动杆的顶部端面滑动连接有支撑座，支撑座的顶部端面设置有三维激光扫描仪。该一种基于三维激光扫描的地铁隧道变形监测装置及其方法，通过在底架的底部端面设置固定盒，固定盒的内部设置可带动移动框移动的双向螺纹杆，以便移动框内壁设置的固定齿与活动杆外壁设置的齿环卡接，进而将底架与铁轨之间连接固定，避免底架以及底架处设置的三维激光扫描仪在外力作用出现位置变动，影响三维激光扫描仪定点监测数据的准确性。技术研发人员：郑艳,金鑫,杜向锋受保护的技术使用者：广东工贸职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/2/29