[发明专利]一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置及方法

权利要求书

1.一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，包括支架、双头激光测距仪和转动机构，

所述支架包括底部横梁、竖向垂直固定在所述横梁中心上部的立柱、横向垂直设置在所述横梁中心位置一侧的连接梁，以及斜向设置的支腿，所述支腿的底端与所述连接梁的外端铰接，所述连接梁与横梁之间通过转轴铰接，使所述连接梁可沿转轴上下转动；在所述立柱的顶端固定设置有安装板，所述支腿的顶端与所述安装板底部铰接；

所述转动机构包括固定设置在所述安装板上的测量伺服电机和角度传感器，所述双头激光测距仪的壳体背面中心位置通过螺栓与所述角度传感器的中心螺杆固定连接在一起，所述测量伺服电机的输出轴与角度传感器对应连接，所述测量伺服电机的输出轴、角度传感器和双头激光测距仪三者的中心线位于同一轴线上；所述测量伺服电机、角度传感器分别通过导线与双头激光测距仪的内置控制器连接；

在所述横梁两端的底部以及支腿的底端均设有万向轮。

2.根据权利要求1所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，所述支腿为可伸缩支腿，包括中空结构的上部套筒和下部套筒，所述下部套筒的顶部套装在所述上部套筒内，在所述上部套筒内固定设置有调节伺服电机，所述调节伺服电机的输出轴连接有丝杆，所述下部套筒的顶部端口处固定设置有丝杆螺母，所述丝杆螺母转动套装在所述丝杆上，所述调节伺服电机带动丝杆转动，用于调整下部套筒上下移动。

3.根据权利要求1所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，在所述横梁下部设有重力水囊；所述重力水囊为橡胶材质，其边缘通过螺栓固定于所述横梁的下部。

4.根据权利要求1所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，所述双头激光测距仪包括壳体，在所述壳体的上端面和下端面各设有一组激光发射和接收窗，在所述壳体内部对应位置分别设置有激光发射器和激光接收器；在所述壳体的上端面和下端面上还分别设有圆水准器。

5.根据权利要求1所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，在所述安装板上设有圆形水准泡。

6.根据权利要求1所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的测量装置，其特征在于，在所述安装板上还设置有重力传感器。

7.一种快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的方法，其特征在于，采用权利要求1中所述的测量装置，包括下列步骤：

（1）将该测量装置置于管片隧道内底部，向所述重力水囊内注水，底部横梁两端的万向轮在重力水囊内水的重力作用下在隧道底部左右滑移，测量装置中心线最终与隧道底中心线自动重合一致；通过调节伺服电机带动丝杆转动，调节支腿伸缩，使安装板上的圆形水准泡居中，实现测量装置的调平；

（2）检查所述双头激光测距仪的水准泡是否居中，打开双头激光测距仪；打开平板电脑，通过无线蓝牙连接激光测距仪，实现无线通信；设置双头激光测距仪上端和下端的测量起点为测距仪的中点，模式设置为测量距离；

（3）设置每测点偏转角度或测点数，控制双头激光测距仪开始工作，测量伺服电机及角度传感器旋转，带动双头测距仪旋转，当双头激光测距仪旋转到设定角度时，测量伺服电机停止转动，双头激光测距仪上下两端分别发出测试激光并存储测试距离数据，即完成一次测试；然后测量伺服电机再次转动，带动双头激光测距仪旋转到下一个设定角度，进行下一次测试，如此循环，完成管片隧道圆周数据的测量；

（4）将步骤（3）所得的测量数据与标准管片圆模型进行对比，即可获得管片隧道的尺寸偏差量。

8.根据权利要求7中所述的快速测量盾构管片隧道内径尺寸偏差的方法，其特征在于，步骤（4）中，平板电脑通过无线接收器将步骤（3）获得的测量数据发送到上位机，根据测量数据拟合生成隧道断面图形，与标准理论数据偏差分别显示在相应断面空间位置，如此即可直观反映出测量的管片隧道尺寸偏差量。