CN207610705U - 一种隧道激光断面仪校准模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种隧道激光断面仪校准模型，包括第一立段、第二立段和弓形段，所述第一立段与所述第二立段互相平行设置，所述第一立段的顶端与所述弓形段的第一端固定连接，所述第二立段的顶端与所述弓形段的第二端固定连接；所述隧道激光断面仪校准模型的断面为空心结构。本实用新型提供的隧道激光断面仪校准模型能够根据实际欲测量的隧道形状而调整模型尺寸结构，从而实现对实际欲测量隧道的完整模拟，实现对隧道激光断面仪的精确校准，并通过测量模型的断面数据与实际隧道断面数据进行成比例交叉对比，进而验证隧道激光断面仪的测量准确性，有效对隧道激光断面仪进行校正。

Description

一种隧道激光断面仪校准模型

技术领域

本实用新型涉及隧道检测技术领域，尤其涉及一种隧道激光断面仪校准模型。

背景技术

隧道断面检测是一项在隧道施工和养护阶段必须进行的测量工作，在公路或铁路隧道等的洞身开挖前，精确、快速地测放出设计开挖轮廓线，可以有效地减少超欠挖量，加快施工进度，节约建设成本。另外，在隧道开挖后以及初期支护后，经常要进行隧道断面的随机检测、局部检测和单点随机检测；在竣工验收阶段，要汇总一定里程间隔的实测断面与设计断面的对比资料，作为工程质量评定的依据；在后期养护阶段，需要定期对隧道的特定断面位置进行跟踪检测，以长期观测隧道围岩位移、拱顶下沉、净空变形等技术指标。

专用隧道激光断面仪采用高精度激光测距技术和精密测角技术，将极坐标测量方法与计算机技术紧密结合，配合图形处理软件，能够快速获得隧道横剖面连续空间轮廓曲线，实时计算并显示超欠挖数据，同时对于收敛情况、开挖土石方量进行测量，具有指示炮眼的功能，无需后处理即可快速出具检测结果及报告。高精度隧道激光断面仪作为高度集成化的专用隧道断面测量仪器，因技术针对性强，应用方便，目前已在公路工程试验检测机构大量应用，并在《交通运输部公路水运工程试验检测机构等级标准》中被列为公路工程综合甲级、桥梁隧道工程专项资质的必备设备。

原来施工中的校准过程与隧道激光断面仪的实际工作过程有较大差异，并且离散的校准点难以形成连续断面曲线，无法对隧道激光断面仪的整体测量结果进行综合评定。目前针对隧道专用激光断面仪并没有建立交通行业的计量标准，量值溯源工作主要参照全站仪、水准仪的检定规程或者校准规范，对旋转角度、测距误差进行静态校准。而隧道激光断面仪作为动态连续空间扫描仪器，最终测量结果需要经过内部软件进行复杂的数学运算获得，通过离散点测距比对的方法难以实现精确校准。

因为实际测量时仪器自身位置并不确定，采用传统单点比较法无法准确检测隧道激光断面仪的量值准确性。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在解决上面描述的问题。本实用新型的一个目的是提供一种解决以上问题中的任何一个的隧道激光断面仪校准模型。具体地，本实用新型提供能够根据实际欲测量隧道的形状按比例进行调整以适用于不同检测环境下进行校准的隧道激光断面仪校准模型。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种隧道激光断面仪校准模型，所述隧道激光断面仪校准模型包括第一立段、第二立段和弓形段，所述第一立段与所述第二立段互相平行设置，所述第一立段的顶端与所述弓形段的第一端固定连接，所述第二立段的顶端与所述弓形段的第二端固定连接；所述隧道激光断面仪校准模型的断面为空心结构。

其中，所述隧道激光断面仪校准模型还包括至少一个调整块，所述至少一个调整块插接在所述第一立段、所述第二立段和/或所述弓形段的内表面。

其中，所述第一立段包括依次插接的N个中空的第一矩形板，所述第二立段包括依次插接的M个中空的第二矩形板，所述弓形段包括X个依次插接的中空的弓形板，其中，N、M均为大于等于1的自然数，X为大于等于2的自然数。

其中，所述第一矩形板的纵截面外形为矩形，并且所述第一矩形板的纵截面内设置有至少一个矩形的第一中空结构；所述第二矩形板的纵截面外形为矩形，并且所述第二矩形板的纵截面内设置有至少一个矩形中空结构。

其中，所述第一矩形板的纵截面内设置有两个并列的所述第一中空结构，所述第二矩形板的纵截面内设置有两个并列的所述矩形中空结构。

其中，所述第一矩形板的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，所述第一矩形板的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等；所述第二矩形板的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，所述第二矩形板的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等。

其中，所述弓形板的纵截面的顶边和底边均为弧状、且为同心结构，所述弓形板的纵截面的顶边的第一侧端点、底边的第一侧端点和所述弓形板的纵截面的顶边的圆心在同一条直线上，所述弓形板的纵截面的顶边的第二侧端点、底边的第二侧端点和所述弓形板的纵截面的顶边的圆心在同一条直线上。

其中，所述弓形板的纵截面内设置有相适应于所述弓形板的纵截面外形的第二中空结构。

其中，所述弓形板的纵截面的顶边所在的壁厚和底边所在的壁厚相等，所述弓形板的纵截面的顶边两端的壁厚相等。

本实用新型提供的隧道激光断面仪校准模型能够根据实际欲测量的隧道形状而调整模型尺寸结构，从而实现对实际欲测量隧道的完整模拟，实现对隧道激光断面仪的精确校准，并通过测量模型的断面数据与实际隧道断面数据进行成比例交叉对比，进而验证隧道激光断面仪的测量准确性，有效对隧道激光断面仪进行校正。

参照附图来阅读对于示例性实施例的以下描述，本实用新型的其他特性特征和优点将变得清晰。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了本实用新型的隧道激光断面仪校准模型的结构示意图；

图2示例性地示出了本实用新型的第一矩形板的结构示意图；

图3示例性地示出了本实用新型的弓形板的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本实用新型的基本思想是，设计一种可以根据实际欲测量的隧道结构而进行相应调整的隧道激光断面仪校准模型，通过此与实际隧道结构成比例设计的隧道激光断面仪校准模型可以验证隧道激光断面仪的测量结果的准确性，并对其测量精度进行校正。

下面结合附图，对根据本实用新型所提供的隧道激光断面仪校准模型进行详细描述。

为了更好地校准隧道激光断面检测仪，本实用新型提供了一种隧道激光断面仪校准模型，图1示出了该隧道激光断面仪校准模型的一种具体实施例的结构示意图。参照图1所示，该隧道激光断面仪校准模型100包括第一立段1、第二立段2和弓形段3，其中，第一立段1与第二立段2互相平行设置，第一立段1的顶端与弓形段3的第一端固定连接，第二立段2的顶端与弓形段3的第二端固定连接，第一立段1和第二立段2对弓形段3形成支撑。该隧道激光断面仪校准模型100的断面为空心结构，不仅能够减少耗材、减轻该模型的整体重量，而且能够有效保证其整体稳定性，从而实现对欲测量隧道的仿真模拟，进而对隧道激光断面仪200进行精确校准。

无论是刚挖掘的全新隧道、还是使用过一段时间后的隧道，其内部都不可避免的会出现一定的凹凸部位，为了实现对实际隧道的完整结构的模拟，本实用新型的隧道激光断面仪校准模型100还包括至少一个调整块4，至少一个调整块4插接在第一立段1、第二立段2和/或弓形段3的内表面，以模拟实际隧道中的突出部位，并且调整块4的实际形状及大小均依据实际隧道中的突出部位的大小和形状而按比例设置。此处的按比例设置，其比例需与仿真模型和实际隧道的比例一致。

在包括第一立段1、第二立段2和弓形段3的模型100上，利用调整块4可以局部改变隧道的形状，增加鼓包、凹坑的特征来实现多种形态的断面模拟仿真。在隧道激光断面仪200进行校准的过程中，由于隧道断面增加了不同形状、不同数量、不同分布的调整块4，从而产生多种量值，实现了对隧道激光断面仪200的多点、多量程的计量，能够较准确、全面的计量隧道激光断面仪200的计量性能，增强了设备输出量值的可行度。

具体地，第一立段1包括依次插接的N个中空的第一矩形板11，第二立段2包括依次插接的M个中空的第二矩形板21，弓形段3包括X个依次插接的中空的弓形板31，其中，N、M为大于等于1的自然数，X为大于等于2的自然数。在实际应用中，根据实际欲测量隧道的结构，第一矩形板11和第二矩形板21的结构、大小可以相同，也可以不同，N和M可以取为相同的数值，也可以为不同的数值；而X的数值则可以根据实际隧道的弧形顶部的长度、弧度以及弓形块31的长度而进行选择。

图2示出了本实用新型的隧道激光断面仪校准模型100中的第一矩形板11的一种具体实施例的结构示意图，第二矩形板21的结构与第一矩形板11的结构相近似，因此，第二矩形板21的具体结构形状可以参照图2中的第一矩形板11的实施例。如图2所示，第一矩形板11的纵截面外形为矩形，并且第一矩形板11的纵截面内设置有至少一个矩形的第一中空结构110；相适应地，第二矩形板21的纵截面外形也可以设置为矩形，并且第二矩形板21的纵截面内设置有至少一个矩形中空结构210。

在图1所示的实施例中，该隧道激光断面仪校准模型100采用的第一矩形板11的纵截面内设置有两个并列的第一中空结构110，其第二矩形板21的纵截面内也设置有两个并列的矩形中空结构210。其中，两个第一中空结构110沿第一矩形板11的纵截面的长度方向并列设置，两个矩形中空结构210沿第二矩形板21的纵截面的长度方向并列设置。

在图2所示的实施例中，第一矩形板11的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，第一矩形板11的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等，以保证第一矩形板11拼接形成的第一立段1的稳定性。相适应地，第二矩形板21的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，第二矩形板21的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等，使得第二矩形板21拼接形成的第二立段2与第一立段1的结构相适应，从而保证整体隧道激光断面仪校准模型100的稳定性。

图3示出了本实用新型的隧道激光断面仪校准模型100中的弓形板31的一种具体实施例的结构示意图，参照图3所示，弓形板31的纵截面的顶边311和底边312均为弧状、且为同心结构；弓形板31的纵截面的顶边311的第一侧端点、底边312的第一侧端点和弓形板31的纵截面的顶边311的圆心在同一条直线上，弓形板31的纵截面的顶边311的第二侧端点、底边312的第二侧端点和弓形板31的纵截面的顶边311的圆心在同一条直线上，以适应于多个相同的弓形板31拼接后的弓形段3的弧度变化均匀。若实际欲测量隧道的断面弓形面变化不均匀，则可以相适应地改变弓形板31的弧度、以及其纵截面的弧度延伸方向的端部与其纵截面顶边311之间的夹角来满足实际需求。

为了确保本实用新型的隧道激光断面仪校准模型100的整体稳定性，弓形板31也采用空心结构，如图3所示，弓形板31的纵截面内设置有至少一个相适应于弓形板31的纵截面外形的第二中空结构310，即第二中空结构310的纵截面也为具有一定宽度的弧形状结构。在图3所示的实施例中，每块弓形板31内设置有两个沿其弧线延伸方向并列设置的第二中空结构310。

具体地，弓形板31的纵截面的顶边311所在的壁厚和底边312所在的壁厚相等，弓形板31的纵截面的顶边311两端的壁厚相等。为了保证整体模型的稳定性和质量分布均匀化，弓形板31的弧度延伸方向的壁厚与第一矩形板11、第二矩形板21的长度延伸方向的壁厚相等。

例如，弓形板31的纵截面顶边311所在的壁厚可以设置为5～8mm，第一矩形板11、第二矩形板21的长度延伸方向的壁厚也设置为5～8mm；弓形板31的纵截面端部的壁厚以及相邻两个第二中空结构310之间的间隔均可设置为10～12mm，则第一矩形板11和第二矩形板21的长度方向的端部壁厚、相邻两个第一中空结构110之间的间隔、相邻两个矩形中空结构210之间的间隔均可以设置为10～12mm。

使用本实用新型所提供的隧道激光断面仪校准模型100，与实际测量的隧道断面相结合，隧道激光断面仪的计量溯源以断面整体测量的精确比对为基础，与隧道断面仪多尺度校准模型相匹配，利用数字反演***，经过试验验证和理论总结，对隧道断面仪进行动态原位校准，确保隧道激光断面仪测量数据的可信度和可靠性。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述隧道激光断面仪校准模型(100)包括第一立段(1)、第二立段(2)和弓形段(3)，所述第一立段(1)与所述第二立段(2)互相平行设置，所述第一立段(1)的顶端与所述弓形段(3)的第一端固定连接，所述第二立段(2)的顶端与所述弓形段(3)的第二端固定连接；

所述隧道激光断面仪校准模型(100)的断面为空心结构。

2.如权利要求1所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述隧道激光断面仪校准模型(100)还包括至少一个调整块(4)，所述至少一个调整块(4)插接在所述第一立段(1)、所述第二立段(2)和/或所述弓形段(3)的内表面。

3.如权利要求1或2所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述第一立段(1)包括依次插接的N个中空的第一矩形板(11)，所述第二立段(2)包括依次插接的M个中空的第二矩形板(21)，所述弓形段(3)包括X个依次插接的中空的弓形板(31)，其中，N、M均为大于等于1的自然数，X为大于等于2的自然数。

4.如权利要求3所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述第一矩形板(11)的纵截面外形为矩形，并且所述第一矩形板(11)的纵截面内设置有至少一个矩形的第一中空结构(110)；所述第二矩形板(21)的纵截面外形为矩形，并且所述第二矩形板(21)的纵截面内设置有至少一个矩形中空结构(210)。

5.如权利要求4所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述第一矩形板(11)的纵截面内设置有两个并列的所述第一中空结构(110)，所述第二矩形板(21)的纵截面内设置有两个并列的所述矩形中空结构(210)。

6.如权利要求3所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述第一矩形板(11)的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，所述第一矩形板(11)的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等；所述第二矩形板(21)的纵截面长度方向的两侧的壁厚相等，所述第二矩形板(21)的纵截面宽度方向的两侧的壁厚相等。

7.如权利要求3所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)和底边(312)均为弧状、且为同心结构，所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)的第一侧端点、底边(312)的第一侧端点和所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)的圆心在同一条直线上，所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)的第二侧端点、底边(312)的第二侧端点和所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)的圆心在同一条直线上。

8.如权利要求7所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述弓形板(31)的纵截面内设置有相适应于所述弓形板(31)的纵截面外形的第二中空结构(310)。

9.如权利要求3所述的隧道激光断面仪校准模型(100)，其特征在于，所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)所在的壁厚和底边(312)所在的壁厚相等，所述弓形板(31)的纵截面的顶边(311)两端的壁厚相等。