[发明专利]一种管环圆度测量装置及方法

说明书

本发明涉及一种管环圆度测量装置及方法，其中装置包括箱体和底座，所述底座上安装有驱动装置，所述驱动装置用于带动所述箱体相对于所述底座进行圆周运动；所述箱体的表面安装有第一距离检测单元和第二距离检测单元，所述第一距离检测单元的测量方向和第二距离检测单元的测量方向之间存在第一角度；所述箱体上还安装有角度检测单元；所述第一距离检测单元、第二距离检测单元和角度检测单元分别与计算装置相连，所述计算装置采用最小二乘圆拟合法计算出管环的真圆度。本发明能够稳定准确地解决管环圆度检测。

技术领域

本发明涉及管环圆度测量技术领域，特别是涉及一种管环圆度测量装置及方法。

背景技术

在盾构法施工中，隧道支护采用了预制混凝土管片拼装衬砌的方式，由于一环管环由多块管片通过螺栓连接组成，由于拼装不当或形变会导致管环整体椭变从而影响成型隧道的质量，因此管环圆度是盾构隧道验收指标、长期监测的内容之一。

管环圆度测量按施工进程可分为两个环节：当前环测量、成型管环周期性监测。当前环测量即为每次推进结束后刚拼装的管环圆度测量，在实际施工中由于当前环位置是盾构拼装机所在位置，因空间逼仄难测量通道不够理想少有测量。成型管环周期性监测即为针对不在盾构台车范围内的管环隧道进行周期性的监测，通常采用人工测量的方式，利用全站仪或扫描仪进行断面测量，人工工作量较大，仪器成本较高，测量频率较低。

另外在测量管环圆度时测量的断面是否与管环轴线垂直是影响测量精度的重要原因，在单点测量时难以保证测点中心点到待测点的连线垂直于管环轴线。如何在保证测量精度的同时做到各类场景下均能稳定实用的检测管环圆度，是业内技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种管环圆度测量装置及方法，能够稳定准确地解决管环圆度检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种管环圆度测量装置，包括箱体和底座，所述底座上安装有驱动装置，所述驱动装置用于带动所述箱体相对于所述底座进行圆周运动；所述箱体的表面安装有第一距离检测单元和第二距离检测单元，所述第一距离检测单元的测量方向和第二距离检测单元的测量方向之间存在第一角度，所述第一距离检测单元用于检测所述第一距离检测单元至待测管环的内环面的第一距离，所述第二距离检测单元用于检测所述第二距离检测单元至待测管环的内环面的第二距离；所述箱体上还安装有角度检测单元，所述角度检测单元用于检测箱体相对于水平面的第二角度；所述第一距离检测单元、第二距离检测单元和角度检测单元分别与计算装置相连，所述计算装置基于所述第一距离、第二距离、第一角度和第二角度采用最小二乘圆拟合法计算出管环的真圆度。

所述计算装置包括：垂直距离计算单元，用于基于在多个第二角度下得到的第一距离和第二距离，以及第一角度计算出所述管环圆度测量装置至所述待测管环的内环面的垂直距离；坐标获取单元，用于将所述垂直距离计算单元得到的多个垂直距离与多个第二角度进行一一对应，得到多个检测点的坐标数据；圆度计算单元，用于基于所述多个检测点的坐标数据采用最小二乘圆拟合法计算出管环的真圆度。

所述垂直距离计算单元通过计算出所述管环圆度测量装置至所述待测管环的内环面的垂直距离，其中，SL_i为第i个第二角度下的第一距离，SR_i为第i个第二角度下的第二距离，α为第一角度。

所述第一距离检测单元和第二距离检测单元均为激光测距仪。

所述角度检测单元为倾角仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：还提供一种管环圆度测量方法，采用上述的管环圆度测量装置，包括以下步骤：

(1)在待测管环内任意位置安置所述管环圆度测量装置，使得所述箱体对准待测管环的内环面；