[其他]便攜式激光隧道斷面量測儀

在審

• 申請號: 101987000001789
• 申請日: 1987-03-12
• 公開（公告）號: CN1005362B
• 公開（公告）日: 1989-10-04
• 發明（設計）人: 項源
• 申請（專利權）人: 鐵道部專業設計院標準設計處
• 代理公司: 鐵道部科技情報所鐵路專利咨詢服務中心
• 代理人: 周櫻

一種用激光量測建筑物或洞穴輪廓斷面，特別是鐵路隧道斷面的儀器。它在測角裝置中采用了音叉狹縫振子、在傳動系統中采用三級光電盤脈沖計數和復位電路，筒化了裝置，使儀器的體積和重量達到便攜要求。降低了整機費用，操作筒便，測量精度達到了±２．５％。在測量同時經微機處理能立即取得斷面的極坐標參數，最大凈高和凈寬。斷面凈面積等數值。

本發明涉及一種用激光量測建筑物或洞穴輪廓斷面，特別是鐵路隧道斷面的儀器。

對施工中的隧道進行及時、快速和精確的斷面檢測是當前隧道施工中質量控制、降低成本、加快速度的重要環節。特別是噴射混凝土襯砌斷面，對它的形狀和厚度的控制測量已成為應用該項新技術的關鍵問題。為此各國相繼研制了不同類型便攜式隧道斷面測量儀，如日本專利申請特開昭52-7267用環形凸透鏡環向光源的攝影測量儀，需經過攝影、沖洗、誤差校正、判讀繪圖及計算等一系列工序才能得到斷面參數，現場應用工序繁雜;法國S、B、S隧道輪廓測量儀和日本國家標準JRS 78358-2C-12 ARI投影改良型隧道斷面測量儀，分別采用He-Ne激光器和白熾光作光源，量測作業需經過人工逐點對焦，讀數記錄，計算繪圖，才能得到所需參數，使用復雜，測量速度慢;瑞士安貝格（Amberg）測量技術公司研制的AMT隧道斷面自動測量儀采用了三角交會原理測量斷面，並配備臺式計算機控制測量並進行數據處理，實現了斷面測量自動化。按照三角測量的測量原理，當角度超過一定值時，測角的微小變化對測角的正切值反應敏感，為此，上述測量機械的基線設計長度達1.5m，使主機體積龐大，整機重量超過100公斤，臺式計算機必須隨主機進入作業區，操作復雜，而且對測量區的濕度、溫度、粉塵環境都有一定要求，整機耗電數百瓦，必須交流供電。

本發明的目的是提供一種輕便、快速、高精度的斷面量測儀。針對前述儀器存在的問題，固定較小的基線長度，采取測角伺服跟蹤頭和測角三級復位與門的裝置提高測角和接收裝置的精度。

發明是這樣實現的：一種包括激光發射器2、激光接收測角、激光掃瞄控制器6、微機控制與數據處理系統31、整機水準與轉向裝置、電源等系統的激光隧道斷面量測儀，激光束投影到被量測物體上的目標光斑C經過接收鏡頭3，聚焦后在音叉振子57上產生激光象點80，音叉振子57和狹縫片79在狹縫振子電路59和振子線圈56的作用下產生等幅振蕩Z波形，不斷對激光象點80進行阻切，使光電倍增管58輸出交變信號J，Z和J波形經前置放大器60放大后送到相敏檢波器74進行比較，輸出直流跟蹤電平，經直流放大器73、伺服功率放大器72后驅動伺服電機42;它帶動測角可逆計數光電盤37構成一級光電接收器61，安裝在伺服電機42上的測角驅動齒輪44通過測角中間變速齒輪付46聯結測角末級齒輪45，構成二級光電接收器，末級扇形蝸輪付19、20構成三級光電接收器63，形成安裝在傳動系統上，能提高精度的三級光電盤脈沖計數和復位裝置。

在脈沖計數系統中的測角可逆計數光電盤37上設置了二排相位差為90°的光電孔a₂、a₃和復位孔a₁，一級光電接收器61發出A₁、A₂、A₃脈沖，其中的A₂、A₃脈沖通過測角脈沖辨向電路68進入微機31計數。在整機測角范圍的某一特定位置設置了三級光電復位置數機構，光電接收鏡頭3每一周期運轉到這個位置就向微機31送出一個精確的置數脈沖，測角脈沖就在這個置數角的基礎上進行脈沖計數。用微機31上設置的十六位二進制復位置數開關90進行微調，維修并校核復位至特定位置。

傳動系統采用三級傳動鏈，其中測角中間變速齒輪付46，測角末級齒輪45為漸開線圓柱齒輪，末級為精密扇形蝸輪付19、20，采用五級蝸輪，在蝸輪20上設一組消回差拉力彈簧22，控制傳動鏈末級回旋角誤差δ₀;

安裝在傳動系統上的脈沖復位裝置中的三級光電復位電路包括一級光電接收器61接收，由可逆計數光電盤37上的復位孔a₁輸出的復位脈沖A₁，由二級光電接收器62中的b光孔輸出的復位脈沖B，通過三級光電接收器63中的遮斷光孔c輸出的復位脈沖C在三級復位與門67處匯合，輸出一個特定復位脈沖，進入微機31，由復位脈沖寬度直接控制復位精度;