CN108303025B - 一种测量边坡土***移的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量边坡土***移的装置，包括机体，机体的上端设置工作台，工作台的上端开设凹槽，凹槽内放置光纤传感器和挡块，工作台的上端安装机械臂、摄像头和太阳能薄膜板，机械臂用以抓取挡块并将挡块放置在边坡测量位置，摄像头用以摄取边坡图像，机体的下端设置底板，底板的下方安装驱动机体运行的前置车轮和后置车轮，机体的内部放置蓄电池和储存器，蓄电池与太阳能薄膜板连接，太阳能薄膜板将太阳能转化为电能后给蓄电池充电，蓄电池储存电能并为储存器和光纤传感器供电，储存器连接层叠滤波器，储存器用以储存光纤传感器测得的边坡测量位置的应力变化信息，层叠滤波器用以对应力变化进行叠加计算得到边坡土体的位移。本发明操作简便。

Description

一种测量边坡土***移的装置

技术领域

本发明涉及位移测量装置，尤其涉及一种测量边坡土***移的装置。

背景技术

边坡指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面，边坡按成因分类：可分为人工边坡和自然边坡；按地层岩性分类：可分为土质边坡和岩质边坡；按岩层结构分为：层状结构边坡、块状结构边坡、网状结构边坡；按岩层倾向与坡向的关系分为：顺向边坡、反向边坡、直立边坡；按使用年限分类：可分为永久性边坡和临时性边坡。边坡的稳定性评价和演化预测常常需要对边坡土体的位移做出测量，以便实时了解边坡状态是否异常。

常用的测量边坡土***移的仪器为传统的机械式或电测式的钻孔测斜仪、多点位移计，但是钻孔测斜仪和多点位移计存在操作繁琐、怕潮湿、寿命短、成本高、信号传输距离短、可靠性差的缺点，不适合边坡的长期在线监测，难以满足现阶段边坡工程安全监测的需要。光纤光栅传感器采用光纤作为传感和传输介质，具有抗电磁干扰、动态范围宽、灵敏度高、便于组网、远距离和长期性要求，可实现分布式测量等优点，能够很好地满足边坡长期安全监测的要求，但是利用光纤光栅传感器测量边坡土***移时，往往需要操作人员将传感器放置到边坡裂缝中，操作难度大、比较危险、劳动成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能够有效降低劳动成本、操作简单的测量边坡土***移的装置。

本发明提供一种测量边坡土***移的装置，包括机体，所述机体的内部为中空结构，所述机体的上端设置工作台，所述工作台的上端开设凹槽，所述凹槽内放置光纤传感器和挡块，所述挡块与光纤传感器连接，所述工作台的上端安装机械臂、摄像头和太阳能薄膜板，所述摄像头用以摄取边坡图像，所述机械臂抓取挡块，并根据摄像头获取的边坡图像将挡块放置在边坡的测量位置，所述挡块会随着边坡移动，使所述挡块移动的应力传递给光纤传感器，所述光纤传感器测量应力的变化，所述机体的下端设置底板，所述底板的下方安装驱动机体运行的前置车轮和后置车轮，所述机体的内部放置蓄电池和储存器，所述蓄电池与所述太阳能薄膜板连接，所述太阳能薄膜板将太阳能转化为电能后给蓄电池充电，所述蓄电池储存电能并为储存器和光纤传感器供电，所述储存器连接层叠滤波器，所述储存器储存光纤传感器测得的边坡测量位置的应力变化信息并将该应力变化信息传递给层叠滤波器，所述层叠滤波器接收到前后两次的应力变化信息后对边坡测量位置的应力变化进行叠加计算得到边坡土体的位移。

进一步地，所述前置车轮为左右对称设置的一组，所述前置车轮通过主动轴连接在底板上，所述主动轴上连接一齿轮，所述机体的内部还放置第二控制装置和第二伺服电机，所述第二控制装置用以控制第二伺服电机转动，所述第二伺服电机转动带动所述齿轮转动，所述齿轮转动带动前置车轮转动。

进一步地，所述后置车轮为左右对称设置的一组，所述后置车轮通过传动轴连接有从动链轮，位于右侧的从动链轮通过第一传动链连接第一主动链轮，位于左侧的从动链轮通过第二传动链连接第二主动链轮，所述第一主动链轮和第二主动链轮通过转轴连接第一伺服电机，所述第一伺服电机位于机体的内部，所述第一伺服电机的转动通过第二控制装置控制，所述第一伺服电机转动后带动第一主动链轮和第二主动链轮转动，所述第一主动链轮、第二主动链轮转动带动两个从动链轮转动，两个所述从动链轮转动后带动后置车轮转动。

进一步地，所述机械臂的下端连接第一控制装置，所述第一控制装置用以控制机械臂抓取挡块。

进一步地，所述装置还包括独立设置的远程遥控装置，所述远程遥控装置上设有第一显示屏、第二显示屏和控制键盘，所述第一显示屏用以显示边坡土体的位移信息，所述第二显示屏用以显示摄像头摄取的边坡图像，所述控制键盘用以给第一控制装置和第二控制装置发送指令。

进一步地，所述光纤传感器包括悬臂梁和弹簧线，所述悬臂梁固定在凹槽内，所述挡块上设置有接线端子，通过所述接线端子将弹簧线与挡块连接，所述挡块被放置在边坡的测量位置后，当边坡的测量位置的位移发生变化时，所述挡块会随着边坡移动，使所述挡块移动的应力通过弹簧线和悬臂梁传递给光纤传感器。

进一步地，所述前置车轮的直径与后置车轮的直径相同。

进一步地，所述蓄电池为串联锂电池组，所述蓄电池的最大输出电流为5A。

进一步地，所述太阳能薄膜板的厚度不超过0.5mm。

进一步地，所述第一传动链、第二传动链为短节距滚子输送链或双节距滚子输送链，所述第一主动链轮、第二主动链轮与从动链轮的传动比为1：5。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的装置结构简单、操作简便，能够有效降低测量边坡土***移的劳动成本；本发明提供的装置利用光纤传感器获取边坡测量位置前后两次的应力变化信息，并通过层叠滤波器进行叠加运算后得出边坡土体的位移信息，结果精确、能够实现对边坡位移的实时监测；本发明利用第一显示屏显示边坡土体的位移信息，能够较为直观地供研究人员进行数据统计，便于研究人员对边坡的状态进行评估；本发明通过第二控制装置控制第一伺服电机和第二伺服电机转动将机体移动到指定的位置，并通过第一控制装置控制机械臂抓取挡块，能够有效节省人力成本，降低测量风险；本发明利用太阳能薄膜板吸收太阳能转换为电能为机体供电，绿色环保，有利于大范围推广。

附图说明

图1是本发明一种测量边坡土***移的装置的结构示意图。

图2是本发明一种测量边坡土***移的装置的远程遥控装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种测量边坡土***移的装置，包括内部为中空结构的机体1和独立设置的远程遥控装置2，机体1的上端设置工作台11，工作台11的上端安装机械臂111、摄像头112和厚度不超过0.5mm的太阳能薄膜板113，并开设凹槽114，凹槽114内放置用以获取边坡测量位置的应力变化信息的光纤传感器115和挡块116，摄像头112用以实时摄取边坡图像，机械臂111的下端连接第一控制装置117，第一控制装置117用以控制机械臂111抓取挡块116，并根据摄像头112获取的边坡图像将挡块116放置在边坡的测量位置。

机体1的下端设置底板12，底板12的下方安装驱动机体1运行的前置车轮121和后置车轮122，前置车轮121和后置车轮122均为左右对称设置的一组，机体1的内部放置有第二控制装置13、第一伺服电机14、第二伺服电机15、蓄电池16和储存器17，第二控制装置13用以控制第一伺服电机14和第二伺服电机15转动，蓄电池16与太阳能薄膜板113连接，太阳能薄膜板113将太阳能转换为电能后给蓄电池16充电，蓄电池16储存电能并为第一伺服电机14、第二伺服电机15、储存器17、光纤传感器115、第一控制装置117和第二控制装置13供电，储存器17连接层叠滤波器171，储存器17用以储存光纤传感器115测得的边坡测量位置的应力变化信息并将该应力变化信息传递给层叠滤波器171，层叠滤波器171接收到前后两次的应力变化信息后对边坡测量位置的应力变化进行叠加计算得到边坡土体的位移；一实施例中，储存器17的容量不低于10GB，层叠滤波器171为间歇工作方式，其连续工作时长不超过4h,蓄电池16选用串联锂电池组，蓄电池16的最大输出电流为5A。

前置车轮121通过主动轴1211连接在底板12上，主动轴1211上连接一齿轮(图中未示)，该齿轮的转动由第二伺服电机15控制，该齿轮转动带动前置车轮121转动，每一个后置车轮122均通过传动轴1221连接一从动链轮1222，位于右侧的从动链轮1222通过第一传动链1223连接第一主动链轮1224，位于左侧的从动链轮1222通过第二传动链连接第二主动链轮，第一主动链轮1224和第二主动链轮通过转轴与第一伺服电机14连接，第一伺服电机14转动后带动第一主动链轮1224和第二主动链轮转动，第一主动链轮1224、第二主动链轮转动带动两个从动链轮1222转动，两个从动链轮1222转动后带动后置车轮122转动，前置车轮121和后置车轮122转动后驱动机体1移动，一实施例中，前置车轮121的直径与后置车轮122的直径相同，第一传动链1223、第二传动链选用短节距滚子输送链或双节距滚子输送链，第一主动链轮1224、第二主动链轮与从动链轮1222的传动比为1：5，第一伺服电机14、第二伺服电机15的额定转速不低于300转/分钟。

光纤传感器115包括悬臂梁1151和弹簧线1152，悬臂梁1151固定在凹槽114内，挡块116上设置有接线端子1161，通过接线端子1161将弹簧线1152与挡块116连接，挡块116被放置在边坡的测量位置后，当边坡的测量位置的位移发生变化时，挡块116会随着边坡移动，使挡块116移动的应力通过弹簧线1152和悬臂梁1151传递给光纤传感器115，光纤传感器115测量应力的变化，光纤传感器115的工作刷新频率不低于50HZ，一实施例中，弹簧线1152的材料选用热塑性聚氨酯弹性体橡胶或聚氯乙烯。

参考图2，远程遥控装置2上设有第一显示屏21、第二显示屏23和控制键盘22，远程遥控装置2接收层叠滤波器171计算得到的边坡土体的位移信息，并将该位移信息显示在第一显示屏21上以便研究人员进行数据统计，第二显示屏23用以显示摄像头112摄取的边坡图像便于研究人员控制机体1的移动和机械臂111的抓取方向，控制键盘22用以给第一控制装置117和第二控制装置13发送指令，第一控制装置117接收到对应的指令后控制机械臂111抓取挡块116放置在边坡的测量位置，第二控制装置13接收到对应的指令后控制第一伺服电机14和第二伺服电机15转动将机体1移动到指定的位置。

本发明提供的装置结构简单、操作简便，能够有效降低测量边坡土***移的劳动成本；本发明提供的装置利用光纤传感器115获取边坡测量位置前后两次的应力变化信息，并通过层叠滤波器171进行叠加运算后得出边坡土体的位移信息，结果精确、能够实现对边坡位移的实时监测；本发明利用第一显示屏21显示边坡土体的位移信息，能够较为直观地供研究人员进行数据统计，便于研究人员对边坡的状态进行评估；本发明通过第二控制装置13控制第一伺服电机14和第二伺服电机15转动将机体1移动到指定的位置，并通过第一控制装置117控制机械臂111抓取挡块116，能够有效节省人力成本，降低测量风险；本发明利用太阳能薄膜板113吸收太阳能转换为电能为机体供电，绿色环保，有利于大范围推广。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种测量边坡土***移的装置，其特征在于，包括机体，所述机体的内部为中空结构，所述机体的上端设置工作台，所述工作台的上端开设凹槽，所述凹槽内放置光纤传感器和挡块，所述挡块与光纤传感器连接，所述工作台的上端安装机械臂、摄像头和太阳能薄膜板，所述摄像头用以摄取边坡图像，所述机械臂抓取挡块，并根据摄像头获取的边坡图像将挡块放置在边坡的测量位置，所述挡块会随着边坡移动，使所述挡块移动的应力传递给光纤传感器，所述光纤传感器测量应力的变化，所述机体的下端设置底板，所述底板的下方安装驱动机体运行的前置车轮和后置车轮，所述机体的内部放置蓄电池和储存器，所述蓄电池与所述太阳能薄膜板连接，所述太阳能薄膜板将太阳能转化为电能后给蓄电池充电，所述蓄电池储存电能并为储存器和光纤传感器供电，所述储存器连接层叠滤波器，所述储存器储存光纤传感器测得的边坡测量位置的应力变化信息并将该应力变化信息传递给层叠滤波器，所述层叠滤波器接收到前后两次的应力变化信息后对边坡测量位置的应力变化进行叠加计算得到边坡土体的位移；

所述光纤传感器包括悬臂梁和弹簧线，所述悬臂梁固定在凹槽内，所述挡块上设置有接线端子，通过所述接线端子将弹簧线与挡块连接，所述挡块被放置在边坡的测量位置后，当边坡的测量位置的位移发生变化时，所述挡块会随着边坡移动，使所述挡块移动的应力通过弹簧线和悬臂梁传递给光纤传感器；

所述前置车轮的直径与后置车轮的直径相同。

2.如权利要求1所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述前置车轮为左右对称设置的一组，所述前置车轮通过主动轴连接在底板上，所述主动轴上连接一齿轮，所述机体的内部还放置第二控制装置和第二伺服电机，所述第二控制装置用以控制第二伺服电机转动，所述第二伺服电机转动带动所述齿轮转动，所述齿轮转动带动前置车轮转动。

3.如权利要求2所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述后置车轮为左右对称设置的一组，所述后置车轮通过传动轴连接有从动链轮，位于右侧的从动链轮通过第一传动链连接第一主动链轮，位于左侧的从动链轮通过第二传动链连接第二主动链轮，所述第一主动链轮和第二主动链轮通过转轴连接第一伺服电机，所述第一伺服电机位于机体的内部，所述第一伺服电机的转动通过第二控制装置控制，所述第一伺服电机转动后带动第一主动链轮和第二主动链轮转动，所述第一主动链轮、第二主动链轮转动带动两个从动链轮转动，两个所述从动链轮转动后带动后置车轮转动。

4.如权利要求3所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述机械臂的下端连接第一控制装置，所述第一控制装置用以控制机械臂抓取挡块。

5.如权利要求4所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述装置还包括独立设置的远程遥控装置，所述远程遥控装置上设有第一显示屏、第二显示屏和控制键盘，所述第一显示屏用以显示边坡土体的位移信息，所述第二显示屏用以显示摄像头摄取的边坡图像，所述控制键盘用以给第一控制装置和第二控制装置发送指令。

6.如权利要求1所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述蓄电池为串联锂电池组，所述蓄电池的最大输出电流为5A。

7.如权利要求1所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述太阳能薄膜板的厚度不超过0.5mm。

8.如权利要求3所述的测量边坡土***移的装置，其特征在于，所述第一传动链、第二传动链为短节距滚子输送链或双节距滚子输送链，所述第一主动链轮、第二主动链轮与从动链轮的传动比为1：5。

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