基坑倾斜度测量器的制作方法

专利2025-08-08  18


本技术涉及水利工程,特别涉及基坑倾斜度测量器。


背景技术:

1、基坑是指为建筑物或其他工程设施挖掘的深而较大的土方工程空间,通常位于地下,用于安置建筑物的基础或其他工程设施的底部。在水利工程中,基坑的挖掘可能涉及到水文地质条件、土质性质等因素,因此需要谨慎施工以确保基坑的稳定性和安全性。

2、挖掘基坑会导致土壤的失稳,特别是在软弱土层中,土壤的自重和周围土体的水平压力可能导致基坑墙壁的倾斜。而且地下水位的存在会对基坑的稳定性产生影响。高水位可能导致土体流失,增加基坑倾斜的风险。同时如果基坑附近有其他建筑物,它们的地基也可能受到影响,导致基坑倾斜。

3、为了确保基坑的稳定性,施工人员需要定期检测基坑的倾斜度。在传统技术中,针对基坑倾斜度的检测普遍是需要施工人员操作全站仪来实现的。全站仪是一种广泛用于测量地面、结构物等的仪器,其使用涉及光电测量技术。施工人员在基坑周边适当的位置设置全站仪,然后在基坑周围选择一些基准点,通过全站仪测量它们的坐标。接着在基坑内部和周围设置一系列测点,通过全站仪定期测量这些点的坐标。然后将每次测量得到的数据与基准数据进行比较,分析基坑是否发生倾斜。如果有倾斜,可以根据测量数据计算倾斜的方向和程度。

4、在执行上述传统技术时,人员需要在基坑周围移动,并在可能存在危险条件的区域进行测量。这会增加意外事故的风险,特别是在基坑稳定性受到威胁时。同时手动操作全站仪的测量可能受到天气条件的限制,如雨、雪、雾等,又会进一步降低测量的可行性和准确性,且增加施工风险。

5、为此,提出基坑倾斜度测量器。


技术实现思路

1、有鉴于此,本实用新型实施例希望提供基坑倾斜度测量器,以解决或缓解现有技术中存在的技术问题,即本实用新型希望使用无人且全自动的模式,对基坑倾斜度执行测量,并针对雨、雪、雾等恶劣环境对检测精度的影响具有一定的抵抗性,并对此至少提供一种有益的选择;

2、本实用新型实施例的技术方案是这样实现的:基坑倾斜度测量器,包括调节机构和适配组件。调节机构包含第一转动自由度和第二转动自由度,通过第一转动自由度在水平面上进行倾斜调节,第二转动自由度进行俯仰角度调节。适配组件是可折叠式的,能够适配并平行于基坑的两个倾斜面,上面搭载至少两个用于间距测量的测距组件。适配组件还包括第一线性自由度和第二线性自由度,用于调节所有测距组件相对于倾斜面的长度方向至等长。

3、使用时,将本装置置于基坑边缘,首先调节机构基于第一转动自由度和第二转动自由度的执行,将适配组件作预先的大体方位调节;随后适配组件执行工作,适配组件是一个双体结构,能够适配并平行于基坑的两个倾斜面,同时每个倾斜面至少要搭载有一个测距组件,且在执行时,带动所述测距组件适配于倾斜面的长度方向;工作时,每个测距组件测量其与倾斜面之间的间距,结合其方位信息,利用三角函数换算出该两个倾斜面所组成的基坑边的倾斜度。

4、在上述实施方式中:上述的第一线性自由度和第二线性自由度均为联动的关系,其相互之间为直接驱动模式,最终实现带动多端自由度的联动化驱动,其具体的驱动轨迹、方位及角度等参数;具体的,基于工作人员对上述自由度的行程量选型装配,及上述自由度之间的联动与外部控制器的控制进行实现。

5、其中在一种实施方式中:基坑倾斜度测量器还包括运载车,该运载车上搭载有调节机构。运载车承载整个测量系统,通过搭载调节机构实现对基坑倾斜度的测量调整。

6、其中在一种实施方式中:调节机构包括基座,基座上搭载有用于输出第一转动自由度的第一旋转执行器。第一旋转执行器驱动带有转动架,而转动架上沿y轴搭载有用于输出第二转动自由度的第二旋转执行器。第二旋转执行器连接到适配组件,实现对倾斜度的调节。

7、在上述实施方式中:通过上述的第二旋转执行器及第一旋转执行器之间的机械联动及相互配合,通过输出两个交错的转动自由度进行多端联动及其配合的形式,带动适配组件进行指定的大体方位的运载及其驱动;基于上述驱动模式,适配组件在方位明确后,开设对外部进行基坑倾斜度检测的作业。

8、在上述实施方式中:第一旋转执行器和第二旋转执行器被优选为第一伺服电机和第二伺服电机,通过伺服驱动系统配合外部控制器的模式,以实现上述元件的指定化驱动,实现适配组件及调节机构之间的联动控制,以满足相关驱动及调节作业需求。

9、其中在一种实施方式中:适配组件包括用于输出第一线性自由度的第一直线执行器。第一直线执行器的起始端由机架固设,而其输出端则固设于第一桁臂的一端。第一桁臂的另一端上设有用于输出第三转动自由度的第三旋转执行器。第三旋转执行器连接并驱动于用于输出第二线性自由度的第二直线执行器。第二直线执行器的输出端搭载有第二桁臂,而第二桁臂和第一桁臂上均搭载有测距组件。

10、在上述实施方式中:通过上述的第一直线执行器及第二直线执行器之间的机械联动及相互配合,通过输出两个互不干涉的线性自由度(且二者递连)进行多端联动及其配合的形式,带动测距组件到达基坑倾斜面,作进行指定功能的运载及其驱动;基于上述驱动模式,测距组件则可对外部进行倾斜度测量的作业。

11、在上述实施方式中:上述的驱动模式并不局限于此;作为优选的技术方案,其还可优选选型为:测距组件以阵列的形式均匀安装于第二桁臂和第一桁臂上。测距组件被布置在这两个桁臂上,以形成一个均匀的阵列,用于进行基坑边缘的间距测量。

12、其中在一种实施方式中:第一直线执行器和第二直线执行器被优选为第一伺服电缸和第二伺服电缸。第一伺服电缸和第二伺服电缸的活塞杆分别固设于第一桁臂的一端和第二桁臂。第三旋转执行器被优选为第三伺服电机,其输出轴固设于第二直线执行器的缸体。

13、在上述实施方式中:为实现上述转动形式的自由度及线性形式的自由度对其所适配的结构部件进行驱动作业的模式;其中,转动驱动的自由度起始输出点可搭配一轴承与外部相对固定的结构进行连接,以实现支撑;线性自由度本身的行程量前后端均设置有一滑块组件,以适配该线性自由度运行导向的平稳性,并规范该线性自由度的运行轨迹满足理论设计需求。

14、其中在一种实施方式中:所述测距组件包括用于测距的激光测距器,以及机壳;所述机壳和所述激光测距器相互之间互不直接连接,所述机壳内以环形阵列的形式搭载有六个第三直线执行器,所述第三直线执行器连接并驱动于所述激光测距器作万向角度调节;所述机壳内安装有用于检测自身方位的方位传感器。

15、其中在一种实施方式中:测距组件包括激光测距器和机壳。激光测距器用于测距,而机壳与激光测距器相互之间不直接连接。机壳内以环形阵列的形式搭载有六个第三直线执行器,这些执行器连接并驱动于激光测距器,实现激光测距器的万向角度调节。机壳内还安装有方位传感器,用于检测机壳自身的方位。

16、在上述实施方式中:上述的驱动模式并不局限于此;作为优选的技术方案,其还可优选选型为:第三直线执行器被优选为第三伺服电缸。第三伺服电缸的缸体和活塞杆通过万向节联轴器万向铰接于激光测距器以及机壳之间,相互相对地连接在各自一面上。

17、与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:

18、(1)自动化测量:通过自动化装置,实现对基坑倾斜度的全自动测量,减少了人工操作的不确定性,提高了测量的一致性和准确性。无人实施的模式能够减少施工人员直接置身于基坑中的需求,从而提高了施工人员的安全性。机械臂和伺服电机的引入使得施工人员可以在相对安全的位置进行监测。

19、(2)对恶劣环境的适应性:采用直接测量基坑的机制,减少了恶劣天气对测量精度的影响。激光测距器的使用以及利用三角函数的计算方式,增强了在雨、雪、雾等恶劣环境下的测量稳定性。

20、(3)多自由度调整:通过多自由度的调整装置,如第一直线执行器、第二直线执行器、第三旋转执行器等,实现了对适配组件的灵活调整,适应了不同形状和倾斜度的基坑,提高了测距器的适应性。采用激光测距器进行直接测量,结合三角函数的计算方式,使得测距器能够在各种天气条件下保持高精度的测量结果。这有助于提高测量的准确性和可靠性。


技术特征:

1.基坑倾斜度测量器,其特征在于,包括调节机构(2),所述调节机构(2)包括第一转动自由度和第二转动自由度,所述第一转动自由度驱动并连接于所述第二转动自由度面向水平面作倾斜调节,所述第二转动自由度驱动并连接于适配组件(3)作俯仰角度调节;

2.根据权利要求1所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:还包括运载车(1),所述运载车(1)上搭载有所述调节机构(2)。

3.根据权利要求1所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述调节机构(2)包括基座(201)及沿x轴搭载的用于输出所述第一转动自由度的第一旋转执行器(202),所述第一旋转执行器(202)驱动有转动架(203),所述转动架(203)上沿y轴搭载有用于输出所述第二转动自由度的第二旋转执行器(204),所述第二旋转执行器(204)连接于所述适配组件(3)。

4.根据权利要求3所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述第一旋转执行器(202)和所述第二旋转执行器(204)分别为第一伺服电机和第二伺服电机。

5.根据权利要求1所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述适配组件(3)包括用于输出所述第一线性自由度的第一直线执行器(302),所述第一直线执行器(302)的输出端固设于第一桁臂(303)的一端;

6.根据权利要求5所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述测距组件(4)以阵列的形式均匀安装于所述第二桁臂(306)和所述第一桁臂(303)上。

7.根据权利要求5所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述第一直线执行器(302)和所述第二直线执行器(305)分别为第一伺服电缸和第二伺服电缸,所述第一伺服电缸和所述第二伺服电缸各自作为其所述输出端的活塞杆,分别固设于所述第一桁臂(303)的一端和所述第二桁臂(306);

8.根据权利要求1~7任意一项所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述测距组件(4)包括用于测距的激光测距器(401),以及机壳(402);

9.根据权利要求8所述的基坑倾斜度测量器,其特征在于:所述第三直线执行器(403)为第三伺服电缸,所述第三伺服电缸的缸体和活塞杆分别均通过万向节联轴器(404)万向铰接于所述激光测距器(401)以及机壳(402)之间相互相对的各自一面上。


技术总结
本技术公开了基坑倾斜度测量器,包括调节机构和适配组件。调节机构包含第一转动自由度和第二转动自由度,通过第一转动自由度在水平面上进行倾斜调节,第二转动自由度进行俯仰角度调节。适配组件是可折叠式的,能够适配并平行于基坑的两个倾斜面,上面搭载至少两个用于间距测量的测距组件;通过自动化装置,实现对基坑倾斜度的全自动测量,减少了人工操作的不确定性,提高了测量的一致性和准确性。无人实施的模式能够减少施工人员直接置身于基坑中的需求,从而提高了施工人员的安全性。机械臂和伺服电机的引入使得施工人员可以在相对安全的位置进行监测。

技术研发人员:张春瑀,刘雨迪,付媛,李百华,刘尚京
受保护的技术使用者:北大荒建设集团有限公司
技术研发日:20231123
技术公布日:2024/7/25
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