專利名稱：一種用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于安裝在特殊地點(diǎn)的能夠自動(dòng)調(diào)整自身狀態(tài)以便在無(wú)人架設(shè)的條件下進(jìn)行測(cè)量的激光反射棱鏡裝置，特別涉及一種新的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置方法。技術(shù)背景:
變形監(jiān)測(cè)作為一種工程技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中起著越來(lái)越重要的作用。一、分析和評(píng)價(jià)建筑物的安全狀態(tài)、驗(yàn)證建筑物的設(shè)計(jì)是否合理、反饋建筑物的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量都需要進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。二、監(jiān)測(cè)天然邊坡以及人工邊坡(露天礦邊坡、基坑邊坡等)的變形情況，從而分析邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)滑坡進(jìn)行及時(shí)的預(yù)警。三、監(jiān)測(cè)地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，從而分析地殼的發(fā)展演變以及對(duì)地震進(jìn)行預(yù)報(bào)。整個(gè)變形監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)工作就是變形數(shù)據(jù)的采集。能否及時(shí)而且準(zhǔn)確的獲得變形數(shù)據(jù)將直接影響分析結(jié)論的及時(shí)性和可靠性。我國(guó)工程界現(xiàn)階段廣泛使用的變形數(shù)據(jù)獲取方式是使用激光測(cè)量?jī)x器對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。激光類測(cè)量?jī)x器進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，用反射棱鏡反射儀器發(fā)出的激光束，從而達(dá)到對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的目的。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，獲得真實(shí)而準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)的一項(xiàng)關(guān)鍵的必要因素是保證反射棱鏡的中心和測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的連線垂直于水平面?，F(xiàn)階段的測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量人員要在測(cè)量點(diǎn)上進(jìn)行人工立鏡來(lái)保證棱鏡中心和測(cè)量點(diǎn)保持豎直上下的位置關(guān)系。然而，在有些情況下，測(cè)量人員很難到達(dá)測(cè)量點(diǎn)的位置，或者測(cè)量點(diǎn)周圍的環(huán)境比較危險(xiǎn)，威脅到測(cè)量員的人身安全(例如坡度太大且沒(méi)有攀爬道路的邊坡、已經(jīng)發(fā)現(xiàn)較大變形隨時(shí)可能發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)邊坡等)，但這些測(cè)量點(diǎn)對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)工作的意義又非常重要而必須測(cè)量。這就要求有一種可以在第一次安裝之后，棱鏡桿可以始終保持與測(cè)量點(diǎn)的水平面垂直(即棱鏡中心和測(cè)量點(diǎn)的連線垂直于水平面)的反射棱鏡裝置，而且棱鏡的鏡面始終保持面向設(shè)計(jì)架設(shè)測(cè)量?jī)x器的工作基點(diǎn)的方向。這樣，在后續(xù)的測(cè)量工作中，測(cè)量人員就可以在不到達(dá)測(cè)量點(diǎn)立鏡的情況下直接在工作基點(diǎn)上使用測(cè)量?jī)x器對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)采集。本發(fā)明裝置的使用既能保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的高精度獲取，又提高了測(cè)量員工作中的安全系數(shù)，同時(shí)還能提高數(shù)據(jù)采集的效率。具有較高的安全價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的測(cè)量激光反射棱鏡需要人工將其搬運(yùn)至測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)上且需要人工調(diào)整使其棱鏡中心點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的連線垂直于水準(zhǔn)面的缺陷，提供一種監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案并提供一種只需一次安裝，就能依靠裝置自身的設(shè)計(jì)原理進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整使棱鏡的中心點(diǎn)與測(cè)量點(diǎn)的連線垂直于水準(zhǔn)面的裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)為圖1所示的A點(diǎn)，A點(diǎn)會(huì)隨著整個(gè)裝置安放處的基礎(chǔ)的變動(dòng)而變動(dòng)，可以真實(shí)的反應(yīng)出裝置所處位置的變形情況。測(cè)量工作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，用激光類測(cè)量?jī)x器發(fā)射的激光束打在B點(diǎn)，激光束經(jīng)過(guò)反射棱鏡的反射返回測(cè)量?jī)x器，從而計(jì)算出B點(diǎn)的坐標(biāo)值。圖1中所示的A點(diǎn)和B點(diǎn)的平面坐標(biāo)是相同的，且用B點(diǎn)的高程減去A點(diǎn)和B點(diǎn)的距離d就能得到A點(diǎn)的高程值。裝置在隨著所處地點(diǎn)的變形發(fā)生移動(dòng)的過(guò)程中不可避免的會(huì)發(fā)生傾斜，B點(diǎn)和A點(diǎn)在平面位置上會(huì)出現(xiàn)偏離，該裝置將這一偏離量分解并將B點(diǎn)調(diào)整到A點(diǎn)的正上方。具體的工作原理為(涉及到的部件對(duì)應(yīng)的名稱及代號(hào)如圖3所示):
金屬重錘(9)在重力作用下向其能達(dá)到的最低點(diǎn)移動(dòng)，從而達(dá)到重力勢(shì)能最低的穩(wěn)定狀態(tài)。金屬重錘(9)和激光反射棱鏡(I)通過(guò)剛性桿(4)連接，在金屬重錘的帶動(dòng)下，B點(diǎn)和A點(diǎn)的水平位置偏移量通過(guò)橫向連桿(6)和水平位置偏量分解機(jī)(7)中的套在橫向連桿
(6)上的管(701)的共同作用分解到垂直于橫向連桿(6)的方向上并降低為零，B點(diǎn)和A點(diǎn)的水平位移偏移量通過(guò)水平位置偏量分解機(jī)(7)中的突出軸心(702)和剛性桿(4)中的位于前后方向的孔(401)的共同作用分解到平行于橫向連桿(6)的方向上并降低為零。剛性桿(4)中的位于側(cè)面的孔(402)的作用在于剛性桿(4)和水平位置偏量分解機(jī)(7)的安裝和剛性桿(4 )在水平位置偏量分解機(jī)上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有轉(zhuǎn)動(dòng)的余地。設(shè)計(jì)兩個(gè)由防竄螺絲(2)和防偏輪圈(3)組成的起固定作用的裝置防止水平位置偏量分解機(jī)(7)在橫向連桿上的左右滑動(dòng)。該設(shè)計(jì)中的防偏輪圈的作用還在于用防偏輪圈(3)與防竄螺絲(2)之間的滾動(dòng)摩擦力代替水平位置偏量分解機(jī)(7)與防竄螺絲(2)之間的滑動(dòng)摩擦力從而減少水平位置偏量分解機(jī)(7)在降低垂直于橫向連桿(6)的A點(diǎn)和B點(diǎn)的水平位置偏差時(shí)所受的阻力。透光罩(5)為一透明塑料平板，可以使激光類測(cè)量?jī)x器發(fā)出的激光束穿過(guò)并到達(dá)激光反射棱鏡。透光罩(5)和用塑料材質(zhì)的桶體(8)形成一個(gè)密封的容器，可以阻擋外界干擾。本發(fā)明的裝置傾斜超限自動(dòng)預(yù)警功能實(shí)現(xiàn)的原理為:整個(gè)裝置隨著安放區(qū)域的變形發(fā)生傾斜，當(dāng)傾斜達(dá)到一定程度時(shí)金屬重錘(9)會(huì)靠上桶體(8)內(nèi)壁，如傾斜值進(jìn)一步增大，整套裝置的自動(dòng)整平功能由于受到桶體壁的約束而不能繼續(xù)正常工作，此時(shí)該監(jiān)測(cè)點(diǎn)在實(shí)際意義上已經(jīng)報(bào)廢，如果測(cè)量人員繼續(xù)采集改點(diǎn)數(shù)據(jù)作為決策依據(jù)的話將對(duì)正確的分析產(chǎn)生誤導(dǎo)，本發(fā)明裝置的傾斜超限自動(dòng)預(yù)警功能的工作原理為:在桶體(8)內(nèi)壁上安裝一個(gè)警不燈(11)、一個(gè)電源(12)、一個(gè)附于桶體內(nèi)壁的金屬環(huán)(13),橫向連桿(6)的底面中間處設(shè)有一扁孔(602 ),該扁孔(602 )的作用在于可以防止水平位置偏量分解機(jī)(7 )繞橫向連桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被導(dǎo)線卡住，扁孔(602)在垂直于橫向連桿(6)的平面內(nèi)的弧度應(yīng)大于arctg(r/H)但小于π，各電路部件用輕質(zhì)導(dǎo)線連接，其中導(dǎo)線一端接于金屬環(huán)(13)，另一端依次穿過(guò)橫向連桿(6 )、扁孔(602 )、圓孔(703 )、水平位置偏量分解機(jī)(7 )、剛性桿(4 )，最終接于金屬重錘(9)上，當(dāng)傾斜值達(dá)到arctg (r/H)時(shí)，r為桶體的內(nèi)半徑，H為點(diǎn)A到金屬重錘
(9)的剛性桿(4)的部分的距離，金屬重錘(9)靠在桶體(8)內(nèi)壁上的金屬環(huán)(13)上，此時(shí)警示燈(11)亮起，測(cè)量人員就會(huì)發(fā)現(xiàn)該監(jiān)測(cè)點(diǎn)的傾斜值超限，即此監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安放的監(jiān)測(cè)標(biāo)識(shí)已不能正常工作。初次安裝時(shí)要注意橫向連桿(6)帶有兩個(gè)螺絲固定孔的連線應(yīng)垂直于桶體(8)的中心對(duì)稱線(中心對(duì)稱線指的是穿過(guò)桶體不同高度的截面圓的圓心的直線)，將裝置安置在監(jiān)測(cè)區(qū)域時(shí)應(yīng)保證其初始姿態(tài)為:桶體(8)的中心對(duì)稱線大體豎直。


:圖1測(cè)量點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量關(guān)系示意圖
圖2測(cè)量點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面位置偏移量分解示意圖
圖3本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖4水平位置偏量分解機(jī)不意圖
圖5橫向連桿設(shè)計(jì)示意圖
圖6防偏輪圈與防竄螺絲示意圖
圖7具體實(shí)施例的一種防偏輪圈的設(shè)計(jì)
圖8剛性桿和金屬重錘的設(shè)計(jì)示意圖。
權(quán)利要求
1.一種用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置，該裝置包括測(cè)量棱鏡(I)防竄螺絲(2)防偏輪圈(3)剛性桿(4)透光罩(5)橫向連桿(6)水平位置偏量分解機(jī)(7)桶體(8)金屬重錘(9 )架腿(10 )警示燈(11)電源(12 )導(dǎo)電環(huán)(13 )，其特征在于，以剛性桿(4 )連接金屬重錘(9)和測(cè)量棱鏡(I )，剛性桿(4)和橫向連桿(6)通過(guò)能將A、B兩點(diǎn)的水平位置偏量消除的裝置連接，其功能在于金屬重錘(9)的重力作用下帶動(dòng)剛性桿(4)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)能將A、B兩點(diǎn)的水平位置偏量消除的裝置將B點(diǎn)移動(dòng)至A點(diǎn)的正上方，用輕、軟材質(zhì)的細(xì)導(dǎo)線依次連接金屬重錘(9)警示燈(11)電源(12)和導(dǎo)電環(huán)(13)，其功能在于，當(dāng)整個(gè)裝置傾斜達(dá)到一定程度時(shí)，金屬重錘(9)和導(dǎo)電環(huán)(13)接觸導(dǎo)致電路閉合，警示燈發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置，該發(fā)明涉及到的裝置進(jìn)行邊坡的變形數(shù)據(jù)采集時(shí)，將圖1中的A點(diǎn)設(shè)置為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以A點(diǎn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)變形監(jiān)測(cè)中埋設(shè)鋼筋或鐵釘?shù)谋O(jiān)測(cè)點(diǎn)安置方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置，該發(fā)明涉及到的能將A、B兩點(diǎn)的水平位置偏量消除的裝置，特別在于將A、B兩點(diǎn)的水平位置偏量分解為橫向連桿(6)所在的直線方向和橫向連桿(6)的法向方向的裝置，具體特征為，該裝置由一個(gè)可套于橫向連桿(6)上的圓筒(711)和垂直圓筒軸線的軸(702)組成，在圓筒(711)的下側(cè)中間處留有一個(gè)可供導(dǎo)線穿過(guò)的圓孔(703)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置，該發(fā)明涉及到的橫向連桿(6)的特征在于，橫向連桿(6)的中部帶有兩個(gè)可供安裝防竄螺絲的孔(601)、兩個(gè)防竄螺絲(2)和兩個(gè)防偏輪圈(3)，兩孔之間的距離等于水平位置偏量分解機(jī)(7)的圓筒軸向長(zhǎng)度與防偏輪圈(3)的直徑之和，防偏輪圈(3)可用硬質(zhì)泡沫材料制成也可采用塑料或金屬材料制成如圖7所示的結(jié)構(gòu)，圖7所示的防偏輪圈的坡度傾角b的范圍為45°飛0°，其功能在于防止熱脹冷縮效應(yīng)對(duì)裝置正常工作的不良影響，橫向連桿(6)的底面中點(diǎn)處設(shè)有一個(gè)垂直于橫向連桿軸向的扁孔(602)，扁孔(602)的弧度的范圍為arctg (r/H廣π，其功能在于防止水平位置偏量分解機(jī)(7)繞橫向連桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被導(dǎo)線卡住。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于危險(xiǎn)邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置，該發(fā)明涉及到的傾斜超限自動(dòng)預(yù)警電路的預(yù)警限度為arctg (r/H)。
全文摘要
一種用于危險(xiǎn)平邊坡變形監(jiān)測(cè)的棱鏡裝置。本發(fā)明涉及一種用于特殊地點(diǎn)的能夠自動(dòng)調(diào)整自身狀態(tài)以便在無(wú)人架設(shè)的條件下進(jìn)行測(cè)量的激光反射棱鏡裝置。本發(fā)明的功能描述為利用整個(gè)系統(tǒng)的重力作用在整個(gè)系統(tǒng)的重力勢(shì)能調(diào)整到最低的過(guò)程中通過(guò)所設(shè)計(jì)的裝置實(shí)現(xiàn)將激光反射棱鏡的中心與測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)之間的水平坐標(biāo)偏移量逐漸調(diào)整為零，從而實(shí)現(xiàn)在無(wú)人架設(shè)激光反射棱鏡的條件下對(duì)目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)且準(zhǔn)確的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/16GK103196384SQ20131009889
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者楊艷國(guó), 于永江, 康文澤 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)