CN115930927B - 一种混凝土桥梁线性控制测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土桥梁线性控制测量装置，涉及桥梁测量技术领域，本发明以位置传感器为基准标记线性测量单元，从而生成标记节点；再通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；且通过获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面，再通过水平深度面进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，实现自动化的线性控制高精度测量可视化。

Description

一种混凝土桥梁线性控制测量装置

技术领域

本发明涉及桥梁测量技术领域，尤其涉及一种混凝土桥梁线性控制测量装置。

背景技术

桥面线性测量主要采用水准仪和铟钢尺进行检测，在桥梁上下侧及中线处沿桥梁纵向布置测点，测量桥面各测点的相对高度，看桥面线性是否发生变化，现有专利申请号：2020204353111的专利，包括道钉和底板；道钉为T型结构，道钉垂直安装于桥梁的测量点，道钉的上端裸露在桥梁路面上；底板的顶面与铟钢尺底部贴合，底板与铟钢尺底部的接触面为平面，底板与桥梁路面的接触面具有凸起部分，凸起部分用于使得底板底部与桥梁路面间形成对道钉进行容置的间隙；

但是其还存在一些不足之处，其道钉与底板匹配，但是无法启动定位作用，容易影响测量精度，并且铟钢尺与底板贴合，固定在侧板内，无法调节固定大小，其只能固定相适配的铟钢尺，适用范围小；且现有设备多采用人工手动检测，检测的效率较低，精度计算的不够精密；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：在手动自动锁紧铟钢尺进行线性测量的基础上，再通过设置标记采集单元以位置传感器为基准标记线性测量单元，从而生成标记节点；标记采集单元还通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；构建分析单元通过获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面，再通过水平深度面进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，从而实现自动化的线性控制高精度测量可视化，进一步提高设备的智能性；

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种混凝土桥梁线性控制测量装置，包括线性测量单元、标记采集单元、构建分析单元和可视化终端；所述线性测量单元分别与标记采集单元、构建分析单元和可视化终端信号连接；

线性测量单元用于紧固铟钢尺；标记采集单元通过位置传感器标记线性测量单元并生成标记节点；标记采集单元用于通过位置传感器获取标记节点的信息和通过水准仪采集铟钢尺的刻度值并将其发送到构建分析单元；构建分析单元用于接收标记节点的信息并构建水平深度面，再将水平深度面和水准仪采集铟钢尺的刻度值结合进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，以实现检测测量的三维和数据可视化。

进一步的，线性测量单元包括定位座和道钉，所述道钉固定在定位座的底面中心点处，所述定位座设有固定槽，所述固定槽底板设有透明板，所述透明板下端面开有与所述道钉头部契合的定位孔；所述固定槽内设有对称的固定组件，所述铟钢尺下端***固定槽内，所述固定组件用于固定所述铟钢尺，所述定位座侧壁设有对称的调节组件，所述调节组件用于调节固定组件；所述固定组件包括夹板、伸缩柱和固定弹簧，所述夹板活动安装在所述固定槽内，所述定位座设有安装孔，所述伸缩柱一端固定连接所述夹板，另一端活动安装在所述安装孔内，所述固定弹簧安装在所述安装孔内作用于所述伸缩柱，位移传感器安装于两个所述夹板的相对端面。

进一步的，所述夹板前端均设有橡胶垫，所述夹板和所述橡胶垫上端为斜面，所述伸缩柱外壁设有限位齿，所述安装孔内端设有台阶，所述限位齿与所述安装孔内壁活动连接，所述限位齿与所述台阶配合。

进一步的，所述调节组件包括调节螺柱，所述安装孔外侧开口设有内螺纹，所述调节螺柱与所述内螺纹转动连接，所述固定弹簧一端与所述调节螺柱端面连接，所述调节螺柱外侧安装有从动伞齿，所述定位座侧端通过加强板对称固定有调节电机，所述调节电机输出轴固定有主动伞齿，所述主动伞齿与所述从动伞齿啮合。

进一步的，所述从动伞齿前端面中间位置开有内六角孔，所述定位座侧端对称固定有可打开的电池组盒，所述电池组盒可拆卸安装有供调节电机工作的电池组盒，所述定位座下端面对称设有多组防滑槽。

进一步的，标记节点的信息为采集位置传感器相对水平面的高度和铟钢尺与位置传感器的间距。

进一步的，水平深度面的具体构建过程如下：

获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面。

进一步的，检测基准值的运行分析生成过程如下：

提取水平深度面的标记节点的坐标中标记节点的相对基准平面的高度差，再将高度差的绝对值进行标记为Ti，i的取值范围为1、2、3、……、n，且n为正整数；则坐标原点对应的高度差值为T0=0；

经公式：

①m=(T1+T2+T3+……+Tn)/n，得到水平深度面的平均值m；

②，得到水平深度面的标准差值A；

③J=K ×（|A-m|）/A,得到检测基准值J，其中k为转换因子。

进一步的，水平异常信号的具体过程如下：

将检测基准值与预设基准值进行比较，当检测基准值小于或等于预设基准值时，则生成正常信号，当检测基准值大于预设基准值时，则将检测基准值减去预设基准值得到异常特征值，再将异常特征值与预设特征值进行比较，当异常特征值小于预设特征值时，则生成正常信号，反之，则生成异常信号；通过异常特征值进行二次判断，防止出现误判的现象；

进一步的，测量文本包括正常文本和异常文本；

当生成正常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性正常，具体为J0”；或者

当生成异常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性出现偏差，具体为J1”。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过手动的方式透明板快速将定位孔与道钉头部连接，实现定位座快速定位安装，便于对铟钢尺定位，并通过夹持组件的夹板、伸缩柱和高度弹簧，固定夹持铟钢尺，固定效果好，并通过调节组件的调节螺柱调节弹簧的位置，从而能够调节夹板夹持不同宽度的铟钢尺，适用范围广，提高测量精度，从而实现手动式线性控制测量；

2、本发明在手动自动锁紧铟钢尺进行线性测量的基础上，再通过设置标记采集单元以位置传感器为基准标记线性测量单元，从而生成标记节点；标记采集单元还通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；构建分析单元通过获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面，再通过水平深度面进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，从而实现自动化的线性控制高精度测量可视化，进一步提高设备的智能性。

附图说明

图1为本发明的结构流程框图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的整体结构剖视图；

图4为图3的A区结构放大图；

图中：1、定位座；11、固定槽；12、透明板；13、防滑槽；14、安装孔；2、道钉；3、固定组件；31、夹板；311、橡胶垫；32、伸缩柱；321、限位齿；33、固定弹簧；4、调节组件；41、调节螺柱；42、从动伞齿；421、内六角孔；5、调节电机；51、主动伞齿；6、电池组盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，一种混凝土桥梁线性控制测量装置，包括线性测量单元、标记采集单元、构建分析单元和可视化终端；所述线性测量单元分别与标记采集单元、构建分析单元和可视化终端信号连接；

线性测量单元包括相互配合水准仪的铟钢尺，还包括定位座1和道钉2，道钉2固定在待测点，定位座1设有固定槽11，固定槽11底板设有透明板12，透明板12下端面开有与道钉2头部契合的定位孔；固定槽11内设有对称的固定组件3，铟钢尺下端***固定槽11内，固定组件3用于固定铟钢尺，定位座1侧壁设有对称的调节组件4，调节组件4用于调节固定组件3；道钉2的头部与定位孔的横截面形状大小一致，且均为正六边形，此设计通过相同的正六边形的形状，道钉2头部对透明板12定位，从而对定位座1和铟钢尺进行定位，便于快速检测；固定组件3包括夹板31、伸缩柱32和固定弹簧33，夹板31活动安装在固定槽11内，定位座1设有安装孔14，伸缩柱32一端固定连接夹板31，另一端活动安装在安装孔14内，固定弹簧33安装在安装孔14内作用于伸缩柱32，此设计通过固定弹簧33推动伸缩柱32带动夹板31以形成相对夹持铟钢尺，提高铟钢尺的稳定性，防止偏移，提高测量精度，两个所述夹板31的相对端面安装有位移传感器；通过位移传感器进一步感应夹板31的相对间距，从而进一步的实现增强夹持铟钢尺的状态，提高测量精度；

夹板31前端均设有橡胶垫311，夹板31和橡胶垫311上端为斜面，此设计通过橡胶垫311对铟钢尺进行包括，防止固定夹持时刮伤铟钢尺，并通过斜面，快速的将铟钢尺***固定槽11内，加快测量效率；伸缩柱32外壁设有限位齿321，安装孔14内端设有台阶，限位齿321与安装孔14内壁活动连接，限位齿321与台阶配合，此设计通过限位齿321和台阶相配合作用，实现对限位柱和夹板31进行限位，起到防脱落的作用；调节组件4包括调节螺柱41，安装孔14外侧开口设有内螺纹，调节螺柱41与内螺纹转动连接，固定弹簧33一端与调节螺柱41端面连接，此设计通过调节螺柱41与安装孔14内螺纹转动连接，调节固定弹簧33的位置，从而调节夹板31的夹紧力，以适应不同宽度的铟钢尺，适用范围广；

调节螺柱41外侧安装有从动伞齿42，定位座1的侧端通过加强板对称固定有调节电机5，调节电机5输出轴固定有主动伞齿51，主动伞齿51与从动伞齿42啮合；此设计通过调节电机5驱动主动伞齿51与从动伞齿42啮合，实现电动转动调节螺柱41；从动伞齿42前端面中间位置开有内六角孔421；此设计通过内六角扳手***内六角孔421内，实现手动转动调节螺柱41；定位座1的侧端对称固定有可打开的电池组盒6，电池组盒6可拆卸安装有供调节电机5工作的电池，此设计用于给调节电机5供电，保证电动调节正常运行；定位座1下端面对称设有多组防滑槽13，防滑槽13对定位座1进行防滑，提高稳定性；

工作原理一：

使用时，将道钉2安装至待检测点，通过透明板12看清道钉2头部和定位孔，将定位孔套在道钉2的头部上，实现快速定位，防滑槽13与底面防滑接触，然后将铟钢尺下端***固定槽11内，其下端接触夹板31和橡胶板斜面，推动夹板31和橡胶板向两侧移动，带动伸缩柱32向安装孔14内收缩，限位齿321在安装孔14移动远离台阶，压缩固定弹簧33，铟钢尺下端面与固定槽11的底面接触，固定弹簧33的弹性力推动伸缩柱32，使得夹板31推动橡胶板固定夹持铟钢尺，实现快速安装、定位铟钢尺，便于测量，提高精度；

当铟钢尺宽度不同时：使用调节电机5驱动主动伞齿51转动，与其从动伞齿42啮合带动调节螺柱41转动，也可使用内六角扳手***内六角孔421内，带动调节螺柱41转动，实现电动、手动调节两用，保证在没电情况下，能正常使用；

调节具体过程；顺时针转动调节螺柱41，调节螺柱41向外移动，加宽固定弹簧33在安装孔14内伸缩度，从而加宽伸缩柱32收缩距离，使得夹板31收缩距离变宽，适合对较宽的铟钢尺进行夹持固定；逆时针转动调节螺柱41，调节螺柱41向内移动，缩短固定弹簧33在安装孔14内伸缩度，从而缩短伸缩柱32收缩距离，使得夹板31收缩距离变窄，适应对较窄的铟钢尺进行夹持固定，适应范围广；

工作原理二：

线性测量单元用于紧固铟钢尺；标记采集单元通过位置传感器标记线性测量单元并生成标记节点；标记采集单元还通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；构建分析单元用于接收标记节点的信息并构建水平深度面，再通过水平深度面进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，以实现检测测量的三维和数据可视化；其中标记节点的信息为采集位置传感器相对水平面的高度和铟钢尺与位置传感器的间距；

水平深度面的具体构建过程如下：

获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面。

检测基准值的运行分析生成过程如下：

提取水平深度面的标记节点的坐标中标记节点的相对基准平面的高度差，再将高度差的绝对值标记为Ti，i的取值范围为1、2、3、……、n，且n为正整数；则坐标原点对应的高度差值为T0=0；

经公式：

①m=(T1+T2+T3+……+Tn)/n，得到水平深度面的平均值m；

②，得到水平深度面的标准差值A；

③J=K ×（|A-m|）/A，得到检测基准值J，其中k为转换因子，J为检测基准值，检测基准值J为判断混凝土桥梁线性平整性的数值，使模拟计算的结果更加接近真实值，转换因子通过大量的数据得到，其中检测基准值J越大，说明检测到的水平度越差。

水平异常信号的具体过程如下：

将检测基准值与预设基准值进行比较，当检测基准值小于或等于预设基准值时，则生成正常信号，当检测基准值大于预设基准值时，则将检测基准值减去预设基准值得到异常特征值，再将异常特征值与预设特征值进行比较，当异常特征值小于预设特征值时，则生成正常信号，反之，则生成异常信号；通过异常特征值进行二次判断，防止出现误判的现象；

测量文本包括正常文本和异常文本；当生成正常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性正常，具体为J0”；或者

当生成异常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性出现偏差，具体为J1”；

综合上述技术方案，本发明在手动自动锁紧铟钢尺进行线性测量的基础上，再通过设置标记采集单元以位置传感器为基准标记线性测量单元，从而生成标记节点；标记采集单元还通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；构建分析单元通过获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面，再通过水平深度面进行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，需要注意的是本发明的参数均可进行储存和或发送到可视化终端进行显示，或工作人员通过可视化终端进行调取翻看，以便于工作人员进行相应的操作，实现人机互动，再次提高检测的智能性，以实现自动化的线性控制高精度测量可视化，进一步提高设备的智能性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（read-only memory，ROM)、随机存取存储器（random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，包括线性测量单元、标记采集单元、构建分析单元和可视化终端；所述线性测量单元分别与标记采集单元、构建分析单元和可视化终端信号连接；

线性测量单元用于紧固铟钢尺；标记采集单元通过位置传感器标记线性测量单元并生成标记节点；标记采集单元还通过位置传感器获取标记节点的信息并将其发送到构建分析单元；构建分析单元用于接收标记节点的信息并构建水平深度面，再通过水平深度面进行运行分析生成检测基准值，通过检测基准值判断生成正常信号和异常信号，通过信号编辑生成对应测量文本，还将测量文本和水平深度面发送到可视化终端进行显示，以实现检测测量数据的三维可视化显示;

其中，所述线性测量单元包括定位座（1）和道钉（2），所述道钉（2）固定在定位座（1）的底面中心点处，所述定位座（1）设有固定槽（11），所述固定槽（11）底板设有透明板（12），所述透明板（12）下端面开有与所述道钉（2）头部契合的定位孔；所述固定槽（11）内设有对称的固定组件（3），所述铟钢尺下端***固定槽（11）内，所述固定组件（3）用于固定所述铟钢尺，所述定位座（1）侧壁设有对称的调节组件（4），所述调节组件（4）用于调节固定组件（3）；所述固定组件（3）包括夹板（31）、伸缩柱（32）和固定弹簧（33），所述夹板（31）活动安装在所述固定槽（11）内，所述定位座（1）设有安装孔（14），所述伸缩柱（32）一端固定连接所述夹板（31），另一端活动安装在所述安装孔（14）内，所述固定弹簧（33）安装在所述安装孔（14）内并作用于所述伸缩柱（32），两个夹板（31）的相对端面安装有位移传感器；

所述夹板（31）前端均设有橡胶垫（311），所述夹板（31）和所述橡胶垫（311）上端为斜面，所述伸缩柱（32）外壁设有限位齿（321），所述安装孔（14）内端设有台阶，所述限位齿（321）与所述安装孔（14）内壁活动连接，所述限位齿（321）与所述台阶相配合。

2.根据权利要求1所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，所述调节组件（4）包括调节螺柱（41），所述安装孔（14）外侧开口设有内螺纹，所述调节螺柱（41）与所述内螺纹转动连接，所述固定弹簧（33）一端与所述调节螺柱（41）的端面连接，所述调节螺柱（41）外侧安装有从动伞齿（42），所述定位座（1）的侧端通过加强板对称固定有调节电机（5），所述调节电机（5）输出轴固定有主动伞齿（51），所述主动伞齿（51）与所述从动伞齿（42）相啮合。

3.根据权利要求2所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，所述从动伞齿（42）的前端面中间位置开有内六角孔（421），所述定位座（1）的侧端对称固定有可打开的电池组盒（6），所述电池组盒（6）可拆卸安装有供调节电机（5）工作的电池组盒（6），所述定位座（1）下端面对称设有多组防滑槽（13）。

4.根据权利要求1所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，标记节点的信息为采集位置传感器相对水平面的高度和铟钢尺与位置传感器的间距。

5.根据权利要求4所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，水平深度面的具体构建过程如下：

获取多个标记节点的信息，以任意标记节点为中心将其标记为坐标原点，再以坐标原点相对水平面的高度为基准平面，以基准平面的坐标原点构建基准三维坐标，再获取基准三维坐标内其他标记节点的坐标从而形成水平深度面。

6.根据权利要求5所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，检测基准值的运行分析生成过程如下：

提取水平深度面的标记节点的坐标中标记节点的相对基准平面的高度差，再将高度差的绝对值进行标记为Ti，i的取值范围为1、2、3、……、n，且n为正整数；则坐标原点对应的高度差值为T0=0；

经公式：

①m=(T1+T2+T3+……+Tn)/n，得到水平深度面的平均值m；

②，得到水平深度面的标准差值A；

③J=K ×（|A-m|）/A，得到检测基准值J，其中k为转换因子，检测基准值J为判断混凝土桥梁线性平整性的数值。

7.根据权利要求6所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，水平异常信号的具体过程如下：

将检测基准值与预设基准值进行比较，当检测基准值小于或等于预设基准值时，则生成正常信号，当检测基准值大于预设基准值时，则将检测基准值减去预设基准值得到异常特征值，再将异常特征值与预设特征值进行比较，当异常特征值小于预设特征值时，则生成正常信号，反之，则生成异常信号；通过异常特征值进行二次判断，防止出现误判的现象。

8.根据权利要求7所述的混凝土桥梁线性控制测量装置，其特征在于，测量文本包括正常文本和异常文本；当生成正常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性正常，具体为J0”；或者

当生成异常信号后，立即编辑“此次混凝土桥梁桥面检测线性出现偏差，具体为J1”。

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