[发明专利]隧道断面仪角度误差的校准装置及角度误差的校准方法

说明书

技术领域

本发明公开了隧道断面仪角度误差的校准装置及角度误差的校准方法，属于隧道断面检测技术领域。

背景技术

隧道断面检测仪，广泛用于各类隧道断面的精确检测，在施工监测、竣工验收、质量控制等工作中能快速便捷的获得断面数据，并可以用于对护坡挡土墙的验收检验，也可用于对山坡地形的快速扫描并通过与路基设计图的比对，计算出土石方量，以便于准确进行承包，发包的土石路基工程操作，极大方便了施工，监理单位的组织、指导验收等工作，对于提高工程质量，保证工程安全，缩短施工周期，节约项目资金有非常重要的作用。

激光隧道断面检测仪采用无合作目标激光测距技术、精密测角技术和精密传动技术，将极坐标测量方法与计算机技术紧密结合，高速精确检测，无需后处理，可直接输出报告，在计算软件的帮助下可自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，并可输出各个测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值（距离、面积）。如果沿隧道轴线按一定间隔测量数个断面，还可以算出实际开挖方量、超挖方量、欠挖方量。

激光隧道断面检测仪在隧道建设施工和隧道安全监控方面作用重大，激光隧道断面检测仪本身是否准确也是关系重大，隧道断面仪的需校准指标中主要有测距误差和角度误差两个部分，测距误差可参照现有的手持式激光测距仪或全站型电子速测仪无棱镜部分的测距误差校准方法；而测角误差目前尚无校准方法和校准设备。无法对隧道断面仪的角度误差进行计量校准。

发明内容

本发明的目的在于提出隧道断面仪角度误差校准装置及隧道断面仪角度误差的校准方法，解决了隧道断面仪的角度误差的校准无专用校准装置的问题，校准装置操作方便、校准结果准确可靠。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

隧道断面仪角度误差的校准装置，包括底座、圆分度器件、平行光管和计算机光电测量系统四个部分；所述底座上安装有可调地脚螺钉，圆水泡和升降仪器座；所述可调地脚螺钉和圆水泡用以调整底座水平；所述升降仪器座用以安置被校准隧道断面仪；所述升降仪器座采用螺杆螺母结构，用以调整被校准仪器的高度；所述螺杆中空，螺杆底部安装计算机光电测量系统一，用于校准隧道断面仪的垂直归零点；所述圆分度器件安装在升降仪器座上方，圆分度器件上安装有旋转臂，可在垂直的工作面上带动旋转臂旋转；所述平行光管安装在旋转臂上，随圆分度器件的转动而转动，平行光管在转动过程中，物镜方向始终面对升降仪器座，平行光管与圆分度器件组合形成各种标准角度；所述平行光管的成像面位置安装有减光板和计算机光电测量系统二，计算机光电测量系统二用以测量计算隧道断面仪测量点偏移角。

前述可调地脚螺钉有3个。

前述圆分度器件采用多齿分度台或高精度圆分度传感器。

前述多齿分度台采用552齿卧轴多齿分度台，最大误差为1″。

前述平行光管采用焦距为550mm的自准直平行光管。

前述计算机光电测量系统二采用二维PSD光敏传感器，CCD读数系统或CMOS读数系统。

基于隧道断面仪角度误差的校准装置校准隧道断面仪角度误差的校准方法，包括如下步骤，

1）将被校准的隧道断面仪安置在升降仪器座上，调整隧道断面仪的高度和水平，使圆水泡居中，隧道断面仪处于工作状态；

2）打开隧道断面仪的控制电脑或手簿，开始运行控制程序；

3）垂直归零点校准，具体为：控制隧道断面仪垂直归零，水平转动隧道断面仪一周，每隔90度在4个不同的位置读取激光点位置变化量，变化量应小于0.5mm；

4）校准被检隧道断面仪示值误差，具体为：

4-1）在隧道断面仪的测量范围内，均匀选择5-8个校准点，转动校准装置的旋转臂，将圆分度器件转到选择的校准点，读取圆分度器件读数θ₀，

4-2）控制隧道断面仪转动到选择的校准点，读取隧道断面仪显示角度θ₁，

4-3）在计算机上读取计算机光电测量系统二计算的隧道断面仪激光点偏移角θ，按以下公式计算此校准点的角度示值误差：

Δθ＝θ₁+θ-θ₀

式中：Δθ——校准点的角度示值误差

      θ₁——隧道断面仪读数

      θ——校准装置计算机光电测量系统二读数

      θ₀——校准装置圆分度器件读数

5）分别测出各点的角度示值误差，取示值误差最大的为被校准隧道断面仪的示值误差。