一种基坑三维自动测量仪器及其自动测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基坑三维自动测量仪器及其自动测量方法，属于工程测量技术领域，包括测量仪本体和上位机软件，测量仪本体包括提升机构和安装架；安装架内设置有测量机构，测量机构包括水平距离测量模块、垂直距离测量模块、位置姿态传感模块、点云数据同步及控制模块和传输模块；上位机软件与传输模块通讯连接，用于下发测量方案，并用于接收传输模块输出的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据，然后根据带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据，拟合出基坑三维矢量图形，输出基坑三维工程图纸。本发明专利技术能够高效快捷地对基坑的三维数据实现自动测量并输出图纸，且不需要人工进入基坑内部，保证了人工安全。证了人工安全。证了人工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基坑三维自动测量仪器及其自动测量方法


[0001]本专利技术涉及一种基坑三维自动测量仪器及其自动测量方法，属于工程测量


技术介绍

[0002]在基坑作业中需要对基坑的长宽高进行测量，确保基坑施工的精度是否满足设计要求，目前常用的测量方式为人工测量，具体为通过人工下到基坑中部、底部等各部位，然后采用距离测量仪等距离测量工具进行人工测量。
[0003]目前现有的三维测量产品根据三维原理主要有拍照式(结构光)三维扫描仪、激光三维扫描仪和三坐标测量机这三种，但是这三种测量仪主要用于测绘领域，并非面向基坑进行自动测量的三维测量仪器，无法实现基坑的自动测量，因此急需进行改进。
[0004]公开号为CN110359505A的中国专利技术专利中公开的一种基坑智能测量系统及方法，系统包括中央处理器和至少9个测距单元，所有测距单元均通讯连接于所述中央处理器；其中至少8个测距单元为水平方向测距单元，至少1个测距单元为测距方向朝下的垂直方向测距单元；所述中央处理器通讯连接有测距端无线通讯模块和GPS定位模块；所述测距端无线通讯模块用于和智能移动终端无线通讯连接；所述智能移动终端和所述中央处理器无线通讯连接，并与云数据平台无线通讯连接，其安装有基坑智能测量软件；所述基坑智能测量软件包括智能判断模块、缺陷返修单生成模块、检测合格报告生成模块。
[0005]上述参考例需要预先在基坑内布置测距单元，需要人工进入基坑进行安装布置，即无法实现自动测量且效率低，并且需要多点位同时配合安装测距单元，安装精度无法保证，测量结果仍可能存在较大的误差，因此急需进行改进。

技术实现思路

[0006]为了克服现有的测量仪器无法自动测量基坑的三维数据、需要人工进入基坑布置相应的测距单元导致的效率低和精度低等的缺点，本专利技术设计了一种基坑三维自动测量仪器及其自动测量方法，其能够高效快捷地对基坑的三维数据实现自动测量并输出图纸，且不需要人工进入基坑内部，保证了人工安全。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]技术方案一
[0009]一种基坑三维自动测量仪器，包括测量仪本体和上位机软件，所述测量仪本体包括提升机构和安装架，所述提升机构用于带动安装架在基坑内部垂直上下移动；所述安装架内设置有测量机构，所述测量机构包括：
[0010]水平距离测量模块：用于对基坑进行水平方向上的周向扫描，并采集基坑在被测水平面上的水平点云测量数据；
[0011]垂直距离测量模块：用于测量安装架底部到基坑底部之间的垂直距离；
[0012]点云数据同步及控制模块：分别与水平距离测量模块、垂直距离测量模块和提升
机构电连接，用于实时接收水平距离测量模块和垂直距离测量模块采集到的数据信息，然后依次计算出不同位置的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据，同时用于根据输入的测量方案生成控制指令并向提升机构传输所述控制指令；
[0013]传输模块：与点云数据同步及控制模块电连接，用于传输数据；
[0014]所述上位机软件与传输模块通讯连接，用于下发测量方案，并用于接收传输模块输出的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据，然后根据带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据，拟合出基坑三维矢量图形，输出基坑三维工程图纸。
[0015]进一步地，所述上位机软件包括：
[0016]参数配置模块：用于输入和显示测量参数，并根据测量参数生成测量方案，然后将测量方案下发至点云数据同步及控制模块；
[0017]数据采集模块：用于接收传输模块输出的所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据；
[0018]数据处理模块：用于根据数据采集模块输出的所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据；
[0019]矢量图拟合模块：用于根据数据处理模块输出的基坑三维点云数据生成基坑三维矢量模型，同时计算并输出基坑的长度数据、宽度数据、直径数据和高度数据中的一种或几种；
[0020]图纸生成模块：用于输出标注有长度数据、宽度数据、直径数据和高度数据中的一种或几种的基坑工程图纸。
[0021]进一步地，所述提升机构包括驱动模块、卷线轮盘、吊钩和牵引线，所述驱动模块与卷线轮盘传动连接，且所述驱动模块与所述点云数据同步及控制模块电连接，所述牵引线一端卷绕在卷线轮盘上，另一端与吊钩连接，所述吊钩固定设置在基坑口上端。
[0022]进一步地，所述安装架侧面设置有与传输模块电连接的WIFI天线。
[0023]进一步地，所述测量机构还包括：
[0024]位置姿态传感模块：与点云数据同步及控制模块电连接，用于测量安装架的倾斜角度以及水平距离测量模块的旋转角速度和旋转角度；
[0025]电源模块：用于提供电能。
[0026]进一步地，所述上位机软件还包括：
[0027]显示模块：用于显示基坑的三维点云数据图形。
[0028]进一步地，所述水平距离测量模块设置在安装架底端的中部位置。
[0029]技术方案二
[0030]一种基于上述技术方案一中的基坑三维自动测量仪器的自动测量方法，包括如下步骤：
[0031]S1：通过吊钩将测量仪本体设置在基坑口上端；
[0032]S2：打开测量机构的电源模块供电，传输模块启动后自动建立WIFI热点；
[0033]S3：上位机软件通过WIFI热点与传输模块建立连接；
[0034]S4：作业人员通过参数配置模块设定包括测量仪本体的移动距离、垂直测量间隔、移动速度和单次测量扫描频率的测量参数，输入完测量参数之后参数配置模块生成测量方
案，然后向点云数据同步及控制模块发送测量方案；
[0035]S5：点云数据同步及控制模块根据所述测量方案实时生成控制指令并发送到驱动模块控制测量仪本体垂直运动；
[0036]S6：测量仪本体垂直运动过程中，点云数据同步及控制模块接收垂直距离测量模块的垂直距离数据，计算出测量仪本体的垂直移动距离；
[0037]S7：测量仪本体移动到设定的垂直测量间隔时，测量仪本体停止垂直运动，点云数据同步及控制模块接收水平距离测量模块采集到的基坑水平点云测量数据；
[0038]S8：点云数据同步及控制模块计算出带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据并将其通过传输模块传输到上位机软件中的数据采集模块；
[0039]S9：测量仪本体继续运动设定的垂直测量间隔，并重复步骤S6
‑
S8，直到测量仪本体完成所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据的采集和上传；
[0040]S10：数据采集模块将所有的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据传输给数据处理模块，数据处理模块根据所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据；
[0041]S11：矢量图拟合模块根据基坑三维点云数据生成基坑三维矢量模型并计算出基坑的长度数据、宽度数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：包括测量仪本体和上位机软件，所述测量仪本体包括提升机构和安装架(19)，所述提升机构用于带动安装架(19)在基坑内部垂直上下移动；所述安装架(19)内设置有测量机构，所述测量机构包括：水平距离测量模块(1)：用于对基坑进行水平方向上的周向扫描，并采集基坑在被测水平面上的水平点云测量数据；垂直距离测量模块(2)：用于测量安装架(19)底部到基坑底部之间的垂直距离；点云数据同步及控制模块(5)：分别与水平距离测量模块(1)、垂直距离测量模块(2)和提升机构电连接，用于实时接收水平距离测量模块(1)和垂直距离测量模块(2)采集到的数据信息，然后依次计算出不同位置的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据，同时用于根据输入的测量方案生成控制指令并向提升机构传输所述控制指令；传输模块(6)：与点云数据同步及控制模块(5)电连接，用于传输数据；所述上位机软件与传输模块(6)通讯连接，用于下发测量方案，并用于接收传输模块(6)输出的带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据，然后根据带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据，拟合出基坑三维矢量图形，输出基坑三维工程图纸。2.根据权利要求1所述的一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：所述上位机软件包括：参数配置模块：用于输入和显示测量参数，并根据测量参数生成测量方案，然后将测量方案下发至点云数据同步及控制模块(5)；数据采集模块：用于接收传输模块(6)输出的所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据；数据处理模块：用于根据数据采集模块输出的所有带有垂直距离信息的基坑二维水平点云数据计算出基坑三维点云数据；矢量图拟合模块：用于根据数据处理模块输出的基坑三维点云数据生成基坑三维矢量模型，同时计算并输出基坑的长度数据、宽度数据、直径数据和高度数据中的一种或几种；图纸生成模块：用于输出标注有长度数据、宽度数据、直径数据和高度数据中的一种或几种的基坑工程图纸。3.根据权利要求1所述的一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：所述提升机构包括驱动模块(8)、卷线轮盘(20)、吊钩(10)和牵引线(9)，所述驱动模块(8)与卷线轮盘(20)传动连接，且所述驱动模块(8)与所述点云数据同步及控制模块(5)电连接，所述牵引线(9)一端卷绕在卷线轮盘(20)上，另一端与吊钩(10)连接，所述吊钩(10)固定设置在基坑口上端。4.根据权利要求1所述的一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：所述安装架(19)侧面设置有与传输模块(6)电连接的WIFI天线(7)。5.根据权利要求1所述的一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：所述测量机构还包括：位置姿态传感模块(4)：与点云数据同步及控制模块(5)电连接，用于测量安装架(19)的倾斜角度以及水平距离测量模块(1)的旋转角速度和旋转角度；电源模块(3)：用于提供电能。6.根据权利要求2所述的一种基坑三维自动测量仪器，其特征在于：所述上位机软件还
包括：显示模块：用于显示基坑的三维点云数据图形。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：周铭标，孔照铭，戴太文，肖毓勇，陈红向，罗林希，沈明松，王剑，蔡江河，郑玄韬，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：