[发明专利]一种高支模沉降监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种高支模沉降监测装置，其特征在于，包括控制装置、激光发射器、振镜组件、伺服电机以及光电元件；

所述激光发射器、伺服电机以及光电元件与所述控制装置连接；

所述激光发射器用于发射激光束，所述振镜组件设置在所述激光束的光路上，所述激光束经所述振镜组件偏转后形成出射激光照射至高支模的模板底部，并在模板底部形成扫描区域，所述出射激光经所述模板底部后形成反射激光，所述光电元件设置在所述反射激光的光路上，所述伺服电机用于驱动所述振镜组件偏转；

所述控制装置用于控制所述激光发射器按照预设频率发射激光束并记录发射时间，控制所述伺服电机驱动所述振镜组件偏转，控制所述光电元件接收反射激光并记录反射激光的接收时间，根据振镜组件的偏转角度、激光束的发射时间以及反射激光的接收时间计算模板底部的沉降量。

2.根据权利要求1所述的高支模沉降监测装置，其特征在于，所述振镜组件包括上下间隔设置的第一振镜和第二振镜。

3.根据权利要求1所述的高支模沉降监测装置，其特征在于，所述高支模沉降监测装置还包括通信模块和终端计算机，所述通信模块与所述终端计算机通信连接；

所述通信模块与所述控制装置连接，用于将所述沉降量发送至所述终端计算机进行显示。

4.根据权利要求3所述的高支模沉降监测装置，其特征在于，所述高支模沉降监测装置还包括电源模块，所述控制装置、伺服电机、激光发射器、光电元件以及通信模块均与所述电源模块连接。

5.一种高支模沉降监测方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述的高支模沉降监测装置进行监测，所述方法包括：

控制装置控制激光发射器按照预设频率发射激光束并记录发射时间；

控制装置控制伺服电机驱动所述振镜组件偏转，使得激光束经所述振镜组件偏转后形成出射激光照射至高支模的模板底部形成扫描区域，所述出射激光经所述模板底部形成反射激光；

控制装置控制所述光电元件接收所述反射激光，并记录接收时间；

所述控制装置根据所述振镜组件的偏转角度、激光束的发射时间以及反射激光的接收时间计算模板底部的沉降量。

6.根据权利要求5所述的高支模沉降监测方法，其特征在于，所述控制装置根据所述振镜组件的偏转角度、激光束的发射时间以及反射激光的接收时间计算模板的沉降量，包括：

根据所述振镜组件的偏转角度计算扫描区域内扫描点坐标；

根据所述扫描点坐标计算反射激光的出射角度；

根据所述出射角度、发射时间和接收时间计算所述扫描点与出射激光的出射点之间的垂直距离；

根据所述垂直距离计算沉降量。

7.根据权利要求6所述的高支模沉降监测方法，其特征在于，所述振镜组件包括上下间隔设置的第一振镜和第二振镜；

所述扫描点坐标根据以下公式进行计算：

其中，a为第一振镜和第二振镜的垂直距离，b为振镜组件在初始位置时模板底部到出射激光的出射点之间的距离，θ_x为第一振镜的偏转角度，θ_y为第二振镜的偏转角度。

8.根据权利要求7所述的高支模沉降监测方法，其特征在于，所述出射角度根据以下公式进行计算：

其中，为出射角度，b为振镜组件在初始位置时模板底部到出射激光的出射点之间的距离，x,y为扫描点坐标。

9.根据权利要求8所述的高支模沉降监测方法，其特征在于，所述垂直距离根据以下公式进行计算：

其中，Z为垂直距离，C为激光束在空气中的传播速度，Δt接收时间和发射时间的时间差，为出射角度。

10.根据权利要求9所述的高支模沉降监测方法，其特征在于，所述沉降量通过以下公式进行计算：

Z”＝Z'-Z； (4)

其中，Z”为沉降量，Z为实时监测到的垂直距离，Z'为初始垂直距离。