【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置及其使用方法，属于隧道施工领域。
技术介绍
1、近年来，我国高铁建设规模不断扩大，随之而来的是高铁隧道数量的急剧增长。为实现隧道施工的现代化，提升施工技术水平，确保隧道开挖、支护、衬砌各阶段施工场景的模型化和可视化，采用三维激光扫描仪对隧道进行三维激光点云数据采集。通过对开挖面进行三维激光扫描，可以获取隧道开挖后围岩的实际轮廓线。将开挖面三维扫描所得轮廓线与设计轮廓线对比，可计算出爆破法开挖的超欠挖数值，从而评估隧道爆破开挖效果。但在现有技术中利用三维扫描设备进行扫描时，存在扫描点设置困难以及扫描实际轮廓的计算过程不精确的问题，因此，一种新的隧道开挖断面自动三维扫描台车装置及其使用方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、根据本申请的一个方面，提供了一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置及其使用方法，该方法通过设置以全站仪为基准点的测量点，通过寻找开挖台车上设置的自动扫描仪保护盒背部的反光贴片的坐标点，通过计算得出自动扫描仪保护盒内部的自动化三维扫描仪的坐标，使自动化三维扫描仪并通过上传至控制器计算得到隧道开挖断面的实际轮廓线。
2、本申请提供了一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，包括：
3、开挖台车，设置在靠近隧道开挖断面处；
4、自动扫描仪保护盒，位于所述开挖台车靠近隧道开挖断面的一端，所述自动扫描仪保护盒为一端具有开合盖的中空箱体，所述自动扫描仪保护盒的内部设置有自动化三维扫描
5、所述开合盖与所述自动扫描仪保护盒铰接，且所述开合盖和所述自动扫描仪保护盒的内部两侧通过弧形拉杆连接；
6、所述自动扫描仪保护盒相对于所述开合盖的一端的外侧设置有一个反光贴片，所述反光贴片还设置在所述开挖台车的顶部和两侧位置；
7、全站仪，所述全站仪设置在隧道内二衬施工完成、变形稳定的区域放置，且放置位置作为基准点，所述基准点作为自动化三维扫描仪定位的基准点；
8、控制模块，所述控制模块接收和反馈所述自动化三维扫描仪扫描的隧道开挖断面的轮廓坐标，并对所述自动化三维扫描仪所传输的坐标与所述基准点的坐标做计算，使隧道开挖断面在所述控制模块中根据计算后的坐标形成隧道实际轮廓线。
9、可选的，所述弧形拉杆为四分之一的圆弧形，所述弧形拉杆的一端与所述开合盖的内侧连接，所述弧形拉杆的另一端与所述开合盖的内侧的连接。
10、可选的，所述弧形拉杆上设置有滑槽，所述自动扫描仪保护盒内侧设置有固定滑块，所述弧形拉杆的一端与所述开合盖铰接，另一端沿所述固定滑块滑动。
11、可选的，所述自动扫描仪保护盒的内部底端以及所述开合盖的内侧均设置有轨道，当所述开合盖通过所述弧形拉杆完全打开时，所述开合盖上的轨道组合成长轨道以供所述自动化三维扫描仪滑动。
12、可选的，所述自动扫描仪保护盒的内部底端的轨道，与所述开合盖上的轨道的连接处设置有相对的45°的倾斜面，使所述开合盖关闭时，轨道端部正好合成90°，不发生碰撞。
13、可选的，两个所述轨道上设置有滑动的连接板，所述自动化三维扫描仪位于所述连接板的顶部，所述连接板的底部设置有滑轮，所述滑轮通过电机驱动，所述电机与所述控制模块连接，所述控制模块控制所述电机启停。
14、一种隧道开挖断面自动三维扫描台车的使用方法，包括：
15、步骤一：确定基准点，通过隧道洞外测量控制点，在隧道内二衬施工完成，且变形基本稳定的区域确定基准点，在基准点上放置全站仪，所述基准点作为自动化三维扫描台车定位的基准点；
16、步骤二：确定基准坐标，根据步骤一所确认的基准点，使用全站仪确定前方四个反光贴片来获取所述自动扫描仪保护盒的位置坐标，为所述自动化三维扫描仪提供基准坐标；
17、步骤三：开启自动扫描仪保护盒，通过打开所述自动扫描仪保护盒一端的开合盖，使所述开合盖与所述自动扫描仪保护盒的底部形成水平位置，使所述自动扫描仪保护盒内部的所述自动化三维扫描仪能够驶出至水平状态的所述开合盖上；
18、步骤四：计算扫描仪位置，启动已经完成步骤四的所述自动化三维扫描仪，根据所述自动化三维扫描仪在轨道上的距离和步骤二所测出的位置坐标计算出所述自动化三维扫描仪的位置；
19、步骤五：开启扫描，使所述自动化三维扫描仪开启并对隧道开挖断面围岩进行全方位扫描，并获取隧道开挖断面各点的坐标位置并保存和上传至控制模块；
20、步骤六：返回操作，待步骤五中的控制模块成功保存隧道开挖断面各点的坐标位置后，反馈关闭信息至自动化三维扫描仪和自动扫描仪保护盒，使所述自动化三维扫描仪恢复初始位置。
21、本申请能产生的有益效果包括：
22、1)本申请所提供的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，在开挖台车靠近隧道断面的顶端设置自动扫描仪保护盒，在其内部设置可以进出的自动化三维扫描仪，所述自动扫描仪保护盒的内部的底端设置一段轨道，再配合自动扫描仪保护盒上的开合盖打开后的内部的一段轨道拼合形成长轨道，使自动化三维扫描仪可以滑出自动扫描仪保护盒的内部，并对隧道开挖断面的各点的坐标进行扫描，并上传至控制器，可以对隧道开挖面三维信息准确搜集，自动控制的扫描仪与扫描仪保护盒不仅能减轻工人的操作难度，还能有效保护扫描仪部分，为隧道爆破开挖评价提供可靠的数据。
23、2)本申请所提供的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车的使用方法，通过将全站仪设置在隧道内二衬施工完成、变形基本稳定的区域放置，且放置位置作为基准点，在二衬施工完成的地方操作对工作人员来说更具有安全性，通过全站仪扫描前方设置在开挖台车上的自动扫描仪保护盒，因为在所述自动扫描仪保护盒的背部贴上反光贴片，可以在黑暗环境下找到其反光点的坐标，再通过自动扫描仪保护盒内部设置可以进出的自动化三维扫描仪来完成对于隧道开挖断面的各点的坐标，通过计算得出隧道开挖断面的实际轮廓线。
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1.一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述弧形拉杆(5)为四分之一的圆弧形，所述弧形拉杆(5)的一端与所述开合盖(9)的内侧连接，所述弧形拉杆(5)的另一端与所述开合盖(9)的内侧的连接。
3.根据权利要求2所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述弧形拉杆(5)上设置有滑槽，所述自动扫描仪保护盒(3)内侧设置有固定滑块，所述弧形拉杆(5)的一端与所述开合盖(9)铰接，另一端沿所述固定滑块滑动。
4.根据权利要求1所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述自动扫描仪保护盒(3)的内部底端以及所述开合盖(9)的内侧均设置有轨道(4)，当所述开合盖(9)通过所述弧形拉杆(5)完全打开时，所述开合盖(9)上的轨道(4)组合成长轨道以供所述自动化三维扫描仪(2)滑动。
5.根据权利要求4所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述自动扫描仪保护盒(3)的内部底端的轨道(4)，与所述开合盖(9)
6.根据权利要求5所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，两个所述轨道(4)上设置有滑动的连接板(7)，所述自动化三维扫描仪(2)位于所述连接板(7)的顶部，所述连接板(7)的底部设置有滑轮，所述滑轮通过电机驱动，所述电机与所述控制模块连接，所述控制模块控制所述电机启停。
7.一种隧道开挖断面自动三维扫描台车的使用方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述弧形拉杆(5)为四分之一的圆弧形，所述弧形拉杆(5)的一端与所述开合盖(9)的内侧连接，所述弧形拉杆(5)的另一端与所述开合盖(9)的内侧的连接。
3.根据权利要求2所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述弧形拉杆(5)上设置有滑槽，所述自动扫描仪保护盒(3)内侧设置有固定滑块，所述弧形拉杆(5)的一端与所述开合盖(9)铰接，另一端沿所述固定滑块滑动。
4.根据权利要求1所述的一种隧道开挖断面自动三维扫描台车装置，其特征在于，所述自动扫描仪保护盒(3)的内部底端以及所述开合盖(9)的内侧均设置有轨道(4)，当所述开合盖(9)通过所述弧形拉杆(...
【专利技术属性】
技术研发人员：成涛，刘小军，陈彬，李禄豪，张军，张秉贤，宋战平，孙泽，杨运，游佳，王贵秋，
申请(专利权)人：中铁北京工程局集团第一工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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