專利名稱：一種用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于安裝在特殊地點的能夠自動調整自身狀態以便在無人架設的條件下進行測量的激光反射棱鏡裝置，特別涉及一種新的監測點的設置方法。技術背景:
變形監測作為一種工程技術在現代社會中起著越來越重要的作用。一、分析和評價建筑物的安全狀態、驗證建筑物的設計是否合理、反饋建筑物的設計及施工質量都需要進行變形監測。二、監測天然邊坡以及人工邊坡(露天礦邊坡、基坑邊坡等)的變形情況，從而分析邊坡的穩定狀態，對滑坡進行及時的預警。三、監測地殼構造運動，從而分析地殼的發展演變以及對地震進行預報。整個變形監測工作的基礎工作就是變形數據的采集。能否及時而且準確的獲得變形數據將直接影響分析結論的及時性和可靠性。我國工程界現階段廣泛使用的變形數據獲取方式是使用激光測量儀器對監測目標進行測量。激光類測量儀器進行測量工作時，用反射棱鏡反射儀器發出的激光束，從而達到對測量目標進行數據采集的目的。在整個測量過程中，獲得真實而準確的測量數據的一項關鍵的必要因素是保證反射棱鏡的中心和測量目標點的連線垂直于水平面。現階段的測量過程中，測量人員要在測量點上進行人工立鏡來保證棱鏡中心和測量點保持豎直上下的位置關系。然而，在有些情況下，測量人員很難到達測量點的位置，或者測量點周圍的環境比較危險，威脅到測量員的人身安全(例如坡度太大且沒有攀爬道路的邊坡、已經發現較大變形隨時可能發生滑坡的危險邊坡等)，但這些測量點對整個監測工作的意義又非常重要而必須測量。這就要求有一種可以在第一次安裝之后，棱鏡桿可以始終保持與測量點的水平面垂直(即棱鏡中心和測量點的連線垂直于水平面)的反射棱鏡裝置，而且棱鏡的鏡面始終保持面向設計架設測量儀器的工作基點的方向。這樣，在后續的測量工作中，測量人員就可以在不到達測量點立鏡的情況下直接在工作基點上使用測量儀器對測量點進行高精度的數據采集。本發明裝置的使用既能保證了測量數據的高精度獲取，又提高了測量員工作中的安全系數，同時還能提高數據采集的效率。具有較高的安全價值、經濟價值和社會價值。發明內容:
本發明的目的在于克服現有的測量激光反射棱鏡需要人工將其搬運至測量目標點上且需要人工調整使其棱鏡中心點和測量點的連線垂直于水準面的缺陷，提供一種監測點的設計方案并提供一種只需一次安裝，就能依靠裝置自身的設計原理進行自動調整使棱鏡的中心點與測量點的連線垂直于水準面的裝置。為了實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案:
將監測點設計為圖1所示的A點，A點會隨著整個裝置安放處的基礎的變動而變動，可以真實的反應出裝置所處位置的變形情況。測量工作人員在進行數據采集時，用激光類測量儀器發射的激光束打在B點，激光束經過反射棱鏡的反射返回測量儀器，從而計算出B點的坐標值。圖1中所示的A點和B點的平面坐標是相同的，且用B點的高程減去A點和B點的距離d就能得到A點的高程值。裝置在隨著所處地點的變形發生移動的過程中不可避免的會發生傾斜，B點和A點在平面位置上會出現偏離，該裝置將這一偏離量分解并將B點調整到A點的正上方。具體的工作原理為(涉及到的部件對應的名稱及代號如圖3所示):
金屬重錘(9)在重力作用下向其能達到的最低點移動，從而達到重力勢能最低的穩定狀態。金屬重錘(9)和激光反射棱鏡(I)通過剛性桿(4)連接，在金屬重錘的帶動下，B點和A點的水平位置偏移量通過橫向連桿(6)和水平位置偏量分解機(7)中的套在橫向連桿
(6)上的管(701)的共同作用分解到垂直于橫向連桿(6)的方向上并降低為零，B點和A點的水平位移偏移量通過水平位置偏量分解機(7)中的突出軸心(702)和剛性桿(4)中的位于前后方向的孔(401)的共同作用分解到平行于橫向連桿(6)的方向上并降低為零。剛性桿(4)中的位于側面的孔(402)的作用在于剛性桿(4)和水平位置偏量分解機(7)的安裝和剛性桿(4 )在水平位置偏量分解機上轉動時有轉動的余地。設計兩個由防竄螺絲(2)和防偏輪圈(3)組成的起固定作用的裝置防止水平位置偏量分解機(7)在橫向連桿上的左右滑動。該設計中的防偏輪圈的作用還在于用防偏輪圈(3)與防竄螺絲(2)之間的滾動摩擦力代替水平位置偏量分解機(7)與防竄螺絲(2)之間的滑動摩擦力從而減少水平位置偏量分解機(7)在降低垂直于橫向連桿(6)的A點和B點的水平位置偏差時所受的阻力。透光罩(5)為一透明塑料平板，可以使激光類測量儀器發出的激光束穿過并到達激光反射棱鏡。透光罩(5)和用塑料材質的桶體(8)形成一個密封的容器，可以阻擋外界干擾。本發明的裝置傾斜超限自動預警功能實現的原理為:整個裝置隨著安放區域的變形發生傾斜，當傾斜達到一定程度時金屬重錘(9)會靠上桶體(8)內壁，如傾斜值進一步增大，整套裝置的自動整平功能由于受到桶體壁的約束而不能繼續正常工作，此時該監測點在實際意義上已經報廢，如果測量人員繼續采集改點數據作為決策依據的話將對正確的分析產生誤導，本發明裝置的傾斜超限自動預警功能的工作原理為:在桶體(8)內壁上安裝一個警不燈(11)、一個電源(12)、一個附于桶體內壁的金屬環(13),橫向連桿(6)的底面中間處設有一扁孔(602 ),該扁孔(602 )的作用在于可以防止水平位置偏量分解機(7 )繞橫向連桿轉動時被導線卡住，扁孔(602)在垂直于橫向連桿(6)的平面內的弧度應大于arctg(r/H)但小于π，各電路部件用輕質導線連接，其中導線一端接于金屬環(13)，另一端依次穿過橫向連桿(6 )、扁孔(602 )、圓孔(703 )、水平位置偏量分解機(7 )、剛性桿(4 )，最終接于金屬重錘(9)上，當傾斜值達到arctg (r/H)時，r為桶體的內半徑，H為點A到金屬重錘
(9)的剛性桿(4)的部分的距離，金屬重錘(9)靠在桶體(8)內壁上的金屬環(13)上，此時警示燈(11)亮起，測量人員就會發現該監測點的傾斜值超限，即此監測點上安放的監測標識已不能正常工作。初次安裝時要注意橫向連桿(6)帶有兩個螺絲固定孔的連線應垂直于桶體(8)的中心對稱線(中心對稱線指的是穿過桶體不同高度的截面圓的圓心的直線)，將裝置安置在監測區域時應保證其初始姿態為:桶體(8)的中心對稱線大體豎直。
:圖1測量點與監測點的測量關系示意圖
圖2測量點與監測點的平面位置偏移量分解示意圖
圖3本發明的整體結構示意圖
圖4水平位置偏量分解機不意圖
圖5橫向連桿設計示意圖
圖6防偏輪圈與防竄螺絲示意圖
圖7具體實施例的一種防偏輪圈的設計
圖8剛性桿和金屬重錘的設計示意圖。
權利要求
1.一種用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置，該裝置包括測量棱鏡(I)防竄螺絲(2)防偏輪圈(3)剛性桿(4)透光罩(5)橫向連桿(6)水平位置偏量分解機(7)桶體(8)金屬重錘(9 )架腿(10 )警示燈(11)電源(12 )導電環(13 )，其特征在于，以剛性桿(4 )連接金屬重錘(9)和測量棱鏡(I )，剛性桿(4)和橫向連桿(6)通過能將A、B兩點的水平位置偏量消除的裝置連接，其功能在于金屬重錘(9)的重力作用下帶動剛性桿(4)運動，通過能將A、B兩點的水平位置偏量消除的裝置將B點移動至A點的正上方，用輕、軟材質的細導線依次連接金屬重錘(9)警示燈(11)電源(12)和導電環(13)，其功能在于，當整個裝置傾斜達到一定程度時，金屬重錘(9)和導電環(13)接觸導致電路閉合，警示燈發光。
2.根據權利要求1所述的用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置，該發明涉及到的裝置進行邊坡的變形數據采集時，將圖1中的A點設置為監測點，以A點代替傳統變形監測中埋設鋼筋或鐵釘的監測點安置方法。
3.根據權利要求1所述的用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置，該發明涉及到的能將A、B兩點的水平位置偏量消除的裝置，特別在于將A、B兩點的水平位置偏量分解為橫向連桿(6)所在的直線方向和橫向連桿(6)的法向方向的裝置，具體特征為，該裝置由一個可套于橫向連桿(6)上的圓筒(711)和垂直圓筒軸線的軸(702)組成，在圓筒(711)的下側中間處留有一個可供導線穿過的圓孔(703)。
4.根據權利要求1所述的用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置，該發明涉及到的橫向連桿(6)的特征在于，橫向連桿(6)的中部帶有兩個可供安裝防竄螺絲的孔(601)、兩個防竄螺絲(2)和兩個防偏輪圈(3)，兩孔之間的距離等于水平位置偏量分解機(7)的圓筒軸向長度與防偏輪圈(3)的直徑之和，防偏輪圈(3)可用硬質泡沫材料制成也可采用塑料或金屬材料制成如圖7所示的結構，圖7所示的防偏輪圈的坡度傾角b的范圍為45°飛0°，其功能在于防止熱脹冷縮效應對裝置正常工作的不良影響，橫向連桿(6)的底面中點處設有一個垂直于橫向連桿軸向的扁孔(602)，扁孔(602)的弧度的范圍為arctg (r/H廣π，其功能在于防止水平位置偏量分解機(7)繞橫向連桿轉動時被導線卡住。
5.根據權利要求1所述的用于危險邊坡變形監測的棱鏡裝置，該發明涉及到的傾斜超限自動預警電路的預警限度為arctg (r/H)。
全文摘要
一種用于危險平邊坡變形監測的棱鏡裝置。本發明涉及一種用于特殊地點的能夠自動調整自身狀態以便在無人架設的條件下進行測量的激光反射棱鏡裝置。本發明的功能描述為利用整個系統的重力作用在整個系統的重力勢能調整到最低的過程中通過所設計的裝置實現將激光反射棱鏡的中心與測量目標點之間的水平坐標偏移量逐漸調整為零，從而實現在無人架設激光反射棱鏡的條件下對目標點進行真實且準確的測量。
文檔編號G01B11/16GK103196384SQ20131009889
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者楊艷國, 于永江, 康文澤 申請人:遼寧工程技術大學