[其他]便携式激光隧道断面量测仪

说明书

本发明涉及一种用激光量测建筑物或洞穴轮廓断面，特别是铁路隧道断面的仪器。

对施工中的隧道进行及时、快速和精确的断面检测是当前隧道施工中质量控制、降低成本、加快速度的重要环节。特别是喷射混凝土衬砌断面，对它的形状和厚度的控制测量已成为应用该项新技术的关键问题。为此各国相继研制了不同类型便携式隧道断面测量仪，如日本专利申请特开昭52-7267用环形凸透镜环向光源的摄影测量仪，需经过摄影、冲洗、误差校正、判读绘图及计算等一系列工序才能得到断面参数，现场应用工序繁杂;法国S、B、S隧道轮廓测量仪和日本国家标准JRS    78358-2C-12    ARI投影改良型隧道断面测量仪，分别采用He-Ne激光器和白炽光作光源，量测作业需经过人工逐点对焦，读数记录，计算绘图，才能得到所需参数，使用复杂，测量速度慢;瑞士安贝格（Amberg）测量技术公司研制的AMT隧道断面自动测量仪采用了三角交会原理测量断面，並配备台式计算机控制测量並进行数据处理，实现了断面测量自动化。按照三角测量的测量原理，当角度超过一定值时，测角的微小变化对测角的正切值反应敏感，为此，上述测量机械的基线设计长度达1.5m，使主机体积庞大，整机重量超过100公斤，台式计算机必须随主机进入作业区，操作复杂，而且对测量区的湿度、温度、粉尘环境都有一定要求，整机耗电数百瓦，必须交流供电。

本发明的目的是提供一种轻便、快速、高精度的断面量测仪。针对前述仪器存在的问题，固定较小的基线长度，采取测角伺服跟踪头和测角三级复位与门的装置提高测角和接收装置的精度。

发明是这样实现的：一种包括激光发射器2、激光接收测角、激光扫瞄控制器6、微机控制与数据处理系统31、整机水准与转向装置、电源等系统的激光隧道断面量测仪，激光束投影到被量测物体上的目标光斑C经过接收镜头3，聚焦后在音叉振子57上产生激光象点80，音叉振子57和狭缝片79在狭缝振子电路59和振子线圈56的作用下产生等幅振荡Z波形，不断对激光象点80进行阻切，使光电倍增管58输出交变信号J，Z和J波形经前置放大器60放大后送到相敏检波器74进行比较，输出直流跟踪电平，经直流放大器73、伺服功率放大器72后驱动伺服电机42;它带动测角可逆计数光电盘37构成一级光电接收器61，安装在伺服电机42上的测角驱动齿轮44通过测角中间变速齿轮付46联结测角末级齿轮45，构成二级光电接收器，末级扇形蜗轮付19、20构成三级光电接收器63，形成安装在传动系统上，能提高精度的三级光电盘脉冲计数和复位装置。

在脉冲计数系统中的测角可逆计数光电盘37上设置了二排相位差为90°的光电孔a₂、a₃和复位孔a₁，一级光电接收器61发出A₁、A₂、A₃脉冲，其中的A₂、A₃脉冲通过测角脉冲辨向电路68进入微机31计数。在整机测角范围的某一特定位置设置了三级光电复位置数机构，光电接收镜头3每一周期运转到这个位置就向微机31送出一个精确的置数脉冲，测角脉冲就在这个置数角的基础上进行脉冲计数。用微机31上设置的十六位二进制复位置数开关90进行微调，维修并校核复位至特定位置。

传动系统采用三级传动链，其中测角中间变速齿轮付46，测角末级齿轮45为渐开线圆柱齿轮，末级为精密扇形蜗轮付19、20，采用五级蜗轮，在蜗轮20上设一组消回差拉力弹簧22，控制传动链末级回旋角误差δ₀;

安装在传动系统上的脉冲复位装置中的三级光电复位电路包括一级光电接收器61接收，由可逆计数光电盘37上的复位孔a₁输出的复位脉冲A₁，由二级光电接收器62中的b光孔输出的复位脉冲B，通过三级光电接收器63中的遮断光孔c输出的复位脉冲C在三级复位与门67处汇合，输出一个特定复位脉冲，进入微机31，由复位脉冲宽度直接控制复位精度;