[发明专利]一种自动激光测垂仪及垂直度测量方法

说明书

本发明公开了一种自动激光测垂仪及垂直度测量方法，其中垂直度测量方法包括以下步骤：S1、获取两个已知水准点A和B的坐标、A‑B边的坐标方位角、待测构筑物基础顶面高程；S2、在待测物体周围均匀布置测站点，对各测站点以水准点A、B中的一点为起始点进行闭合导线测量，推算出各导线边的坐标方位角以及各测站点的坐标和高程；S3、设定扫描步距ΔZ，从待测构筑物底部开始扫描，获取扫描到的每个目标点局部坐标并记录；S4、在各测站点重复步骤S3；S5、利用获取到的测量数据推算出不同高度处水平截面形心坐标，即得到竖向中心轴线上各点的坐标。本发明实现了对结构全高度各处中心轴线偏离情况的检测，避免了偏差抵消的情况。

技术领域

本发明属于工程测量设备技术领域，具体涉及一种自动激光测垂仪及垂直度测量方法。

背景技术

控制垂直度对于像高墩、烟囱、冷却塔等高度很高的构筑物来说尤为重要，倾斜过大带来的次内力会造成结构的开裂甚至破坏，失去正常使用功能。施工偏差、地基不均匀沉降和意外冲击等因素均会对结构垂直度造成影响，对结构的长期监测对保证其正常使用功能有重要意义，因此探寻一种方便快捷、操作安全、适用面广的测量设备和技术就显得十分必要。

《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2012)表8.6.1-1及8.6.1-2墩、台身实测项目及柱、双壁墩身实测项目中要求竖直度或斜度的规定值或允许偏差应在0.3％H且不大于20mm，其中H为墩、台身高或墩身、柱高度。《烟囱工程施工及验收规范》(GB 50078-2008)表6.5.4钢筋混凝土烟囱筒壁混凝土质量标准及检验方法中指出筒身中心线垂直度偏差在不同标高有不同的允许偏差，高度120m时允许偏差65mm，高度300m时允许偏差125mm，中间值用插入法计算。《双曲线冷却塔施工与质量验收规范》(GB 50573-2010)表6.5.3筒壁模板安装质量标准及检验方法中规定中心线垂直偏差≤15mm。

传统的垂直度监测方法主要有四种：吊锤线法、经纬仪测量法、全站仪测量法和激光铅垂仪投测法。吊锤线法在当建筑物或构筑物较高时，固定悬挂垂球的钢丝有一定的困难，并且容易受风影响，测量误差较大，测量结果也只能反应整体特征，对于局部的偏差无法体现，易出现偏差抵消的问题；经纬仪测量法受场地条件影响较大，在建筑物或构筑物较高时具体操作起来比较困难，而且测量时间长，精度也较低，只有在建筑物比较低的时候使用；全站仪测量法与经纬仪测量法类似，对测量人员要求高，外业和内业工作量都比较大，测量结果不能反映细部特征；激光铅垂仪投测法需要测量人员爬到高处立靶，危险系数大，不适用于冷却塔等曲面结构的外部测量。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种自动激光测垂仪及垂直度测量方法，实现了对结构全高度各处中心轴线偏离情况的检测，避免了偏差抵消的情况，对高度较高的结构有显著的适用性；不仅适用于外立面为平直面的情况，也适用于外立面为曲面的情况；基本实现自动化，减轻了测量人员的工作量，并且无需在结构表面设立标志点，既简便又具有安全性；数据处理也完全由软件完成，并且用户界面友好，结果可视性好，既有图像显示又有数值计算结果，展现了显著的测量实用性。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

本发明一方面提供了一种自动激光测垂仪，包括：

一种自动激光测垂仪，包括：数据处理器CPU模块、电子测角模块、光电测距模块、测距仪旋转伺服模块、内业处理模块；

所述电子测角模块用于测定地面测站点到两目标点的方向线铅锤投影在水平面上的所成的水平角α和地面测站点至目标点的方向线与水平视线间的竖直角θ；所述光电测距模块用于测定地面测站点与目标点之间的倾斜距离D；所述测距仪旋转伺服模块用于控制光电测距模块在竖直面内的旋转。

所述光电测距模块由测距仪、温度传感器和气压传感器组成，测距仪由激光发射系统、激光接收系统及光学照准系统组成，发射光轴、接收光轴、视准轴三系统同轴。