一种光束位置测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种光束位置测量装置，包括箱体，在箱体内的轴向光路上设置有光斑位置测量装置，光斑位置测量装置包括：具有透光性的接收屏；设置于接收屏一侧的照相机，接收屏及照相机依次设置在箱体内的轴向光路上，并且接收屏位于照相机与激光源中间的位置。采用本实用新型可实时准确测量数据，存储所有测量数据，供日后查询所用，提高测量精度，且可简化设备的安装和使用，节约成本。
【专利说明】一种光束位置测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工程建设领域，尤其涉及一种光束位置测量装置。
【背景技术】
[0002]顶管隧道掘进技术是地下暗挖的一种工程建设技术，是随着现代地下工程、交通运输、市政建设以及电气通讯设施的发展而发展起来的在水利输水、给水及灌溉工程中管路铺设的新技术，运用顶管技术能在管路穿越道路、河流时不用明挖，在施工过程中对道路交通、河流泄流不造成任何影响。顶管隧道掘进技术具有自动化程度高、节省人力、施工速度快的优势，并且在开挖时可以控制地面沉降，同时可以减少对地面建筑物的影响，另外在水下开挖时不会影响水面交通。一般地，在隧道轴线较长、埋深较大的情况下，采用顶管技术更为经济合理。
[0003]顶管施工是一种不开挖或者少开挖的管道埋设施工技术，就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一管节子完成顶入土层之后，再下第二管节子继续顶进。其原理是借助于主顶油缸及管道间、中继间等推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推进到接收井内吊起。管道紧随工具管或掘进机后，埋设在两坑之间。
[0004]顶管施工涉及的是利用少开挖，即工作井与接收井要开挖，以及不开挖，即管道不开挖技术来进行地下管线的铺设或更换，顶管直径DN800-4500。通过工作井把要埋设的管子顶入土内，一个工作井内的管子可在地下穿行1500米以上，并且还能曲线穿行，以绕开一些地下管线或障碍物。
[0005]顶管施工在我国沿海经济发达地区广泛用于城市地下给排水管道、天燃气石油管道、通讯电缆等各种管道的非开挖铺设。它能穿越公路、铁路、桥梁、高山、河流、海峡和地面任何建筑物。采用该技术施工，能节约一大笔征地拆迁费用、减少对环境污染和道路的堵塞，具有显著的经济效益和社会效益。
[0006]但是顶管内操作空间较小、空气潮湿、管内和管外温差大，有些管内含有大量积水，观测条件极其不利。管内无固定点，每次导向测量都要从工作井起点开始，所以人工测量时间较长，需要耗费大量的人力。且人工测量只能针对大口径Φ2πι以上的顶管，人可以在其中直立行走。对于中口径顶管的管径1.2?1.Sm，人在其中需弯腰行走，且大多数顶管为中口径顶管，对于这样的顶管，人工测量相当困难。小口径顶管直径为500?1000mm，人只能在其中爬行，有时甚至爬行都比较困难。微型顶管的直径通常在400mm以下，最小的只有75_。像这种中口径以下的顶管根本无法在里面进行人工测量。对于这种直径的顶管机要知道其实时位置，确保顶管机沿设计路线前进，国内目前普遍采用人工标靶的传统方式。
[0007]这种方法是把测量靶安装在顶管机上，在井口位置安装激光源。激光靶通过外界光源照射在测量靶上反射出来。通过人工读取激光标靶的数据，确定顶管机机头的偏差，如图1所示。激光源和激光靶安装的精度要求比较高，安装位置正确与否，将直接影响工程质量。且在实际工作中，为了测量工作不受其他工作的影响，同时也为了不影响管道中的交通和运输，往往将激光靶置于机头内正上方的一个较高的位置。在顶管机头不发生旋转的情况下，激光点在激光靶上的位置移动就能够准确反映机头在水平位置和竖直位置的偏离(这里不考虑指向测量的其他误差的影响)。如果顶管机头发生旋转，那么激光点在激光靶上的位置移动就不能够正确反映机头的偏离，需要进行修正。读取刻度没有准确的数字，会带有一定的主观性。且随着顶管机掘进的距离加长，数据越模糊，操作人员会看不清楚，因而测量速度、精度都会受限制，使进洞时安全技术风险进一步加大。
[0008]在顶管工程施工时，为了准确、动态、实时地自动快速测量机头中心偏离值，需要先进的智能引导测量系统。该系统不仅能有效地保证定位精度，而且还可以大大地提高施工进度，克服人工地下水准和导线测量的不利因素。
[0009]智能化精密导向系统的研究和开发，将有助于解决顶管工程导向技术的落后状态。它不仅克服了常规导向的不足，而且实现了自动采集信息、确保信息的有效和可靠性，更完善的数据处理和自动推理分析、反馈控制掘进机的纠偏，满足实时监控的要求，以确保顶管工程高质量的贯通。
[0010]目前国内主要采用激光全站仪导向系统:在顶管机头安装一个棱镜和一个角度传感器。自动驱动全站仪固定在始发井内，配合控制计算机、自动测量软件。在井口附近设置若干个固定控制点，自动全站仪利用后方交会的方法定出测站的坐标并且设定方向，然后跟踪测量顶管机头棱镜的目标点坐标。倾角仪获取角度数据，由软件的自动解算功能最终获取顶管的姿态。激光全站仪导向系统缺点:该系统只能测量直线顶管系统，无法测量曲线顶管系统。且若测量距离过长，隧道内外的温差较大，高程测量不准确。且此方法需要购买全站仪，硬件成本高，不利于现场节省成本。
[0011]有鉴于此，如何设计一种光束位置测量装置，在合理的成本内为顶管施工提供实时准确的测量数据，是业内人士亟需解决的问题。
实用新型内容
[0012]针对现有技术中，在对顶管机的位置进行动态、实时测量时，存在的精确度不佳，并且测量成本较高等缺陷，本发明提供了 一种光束位置测量装置。
[0013]根据本实用新型，提供了一种光束位置测量装置，包括箱体，其中，在所述箱体内的轴向光路上设置有光斑位置测量装置，所述光斑位置测量装置包括:具有透光性的接收屏；设置于所述接收屏一侧的照相机，所述接收屏及所述照相机依次设置在所述箱体内的轴向光路上，并且所述接收屏位于所述照相机与激光源中间的位置。
[0014]优选的，所述接收屏由透光材料制成。
[0015]优选的，所述接收屏由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料制成。
[0016]优选的，所述光斑位置测量装置为光电位置传感器。
[0017]优选的，更包括角度传感器，设置于所述箱体内。
[0018]本实用新型的优点是:可实时准确测量数据，存储所有测量数据，供日后查询所用，提高测量精度，且可简化设备的安装和使用，节约成本。
【专利附图】
【附图说明】[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1示出了现有技术中激光点在激光靶上的位置示意图。
[0021]图2示出了依据本实用新型的第一个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。
[0022]图3示出了依据本实用新型的第二个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。
[0023]图4示出了依据本实用新型的第三个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。
[0024]图5示出了依据本实用新型的第四个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]图2示出了依据本实用新型的第一个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。参照图2，光束位置测量装置I包括箱体100，在箱体100的右侧设置有激光源10，并且在箱体100内的轴向光路上设置有光斑位置测量装置，在本实施例中，光斑位置测量装置包括接收屏110及照相机120，接收屏110及照相机120依次设置在箱体100内的轴向光路上，并且接收屏Iio位于照相机120与激光源10中间的位置，接受屏110上设置有标记本实施例中，此标记为格网刻度，接收屏110具有透光性，接收屏110可以由透光材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种，但并不以此为限，只要使接收屏具有透光性即可。从激光源10发出的激光射到接收屏110上，在接收屏110上形成光斑，照相机120会拍摄到接收屏110上的光斑，从而获取光斑中心点到接收屏110格网上任一点之间的水平偏差和垂直偏差。另外，当光束位置测量装置具有滚动和俯仰的时候，仅通过拍摄接收屏110获取光斑中心到接收屏110格网上任一点的水平偏差和垂直偏差时，误差会很大，因此可以在箱体100内设置一个角度传感器(为绘示)，以获取光束位置测量装置的滚动角和俯仰角，对偏差进行修正。
[0027]图3示出了依据本实用新型的第二个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。参照图3，本实施例中，光束位置测量装置2与图2中所示的光束位置测量装置I不同的是，照相机220位于接收屏210与激光源20之间，更具体的，接收屏210设置于箱体200的一个侧壁上。
[0028]图4示出了依据本实用新型的第三个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。参照图4，本实施例中，光束位置测量装置3与图2所示的光束位置测量装置I不同的是，光斑位置测量装置为光电位置传感器310，当激光源30发出激光至光电位置传感器310时，光电位置传感器310可以直接感应光斑的位置。同样，本实施例中，也可以在箱体300内设置角度传感器来修正误差。
[0029]图5示出了依据本实用新型的第四个实施例中的光束位置测量装置的结构示意图。参照图5，本实施例中，光束位置测量装置4与图4所示的光束位置测量装置3不同的仅仅是光电位置传感器410的位置，此时，光电位置传感器410设置于箱体400的一个侧壁上。
[0030]本实用新型的优点是:可以增加光的强度，提高测量精度，并且可以简化设备的安装和使用，节约成本。
[0031]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种光束位置测量装置，包括箱体，其特征在于，在所述箱体内的轴向光路上设置有光斑位置测量装置，所述光斑位置测量装置包括:具有透光性的接收屏；设置于所述接收屏一侧的照相机；所述接收屏及所述照相机依次设置在所述箱体内的轴向光路上，并且所述接收屏位于所述照相机与激光源中间的位置。
2.如权利要求1所述的光束位置测量装置，其特征在于，所述接收屏由透光材料制成。
3.如权利要求2所述的光束位置测量装置，其特征在于，所述接收屏由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的任意一种材料制成。
4.如权利要求3所述的光束位置测量装置，其特征在于，所述光斑位置测量装置为光电位置传感器。
5.如权利要求1、2、3或4所述的光束位置测量装置，其特征在于，更包括角度传感器，设置于所述箱体内。
【文档编号】G01C1/00GK203615925SQ201320707798
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】林海荣, 吴小燕, 文运强 申请人:上海米度测量技术有限公司