基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统的制作方法

本发明涉及环境三维微位移监测领域，具体涉及基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统。

背景技术：

1、在工程结构健康监测领域，例如桥梁、隧道、高边坡等关键节点，常常需要对其三维空间内的微小位移进行长期实时的监测。

2、传统的位移监测手段多采用三个独立的激光位移传感器分别测量x、y、z三个方向的位移，然而，安装三个互相垂直的激光传感器不仅设备成本高，而且现场调试过程复杂，对安装空间和角度要求严格，难以在狭窄或复杂的工程环境中快速部署。为此，我们提出一种基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统，其解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统，包括：

4、旋转式三维标靶机构，安装于待监测工程结构件上指定位置，该旋转式三维标靶机构包括安装座，设于安装座上的套筒，倾斜转动设于套筒内的椭圆标靶，以及设于安装座上用于驱使椭圆标靶转动的驱动设备；

5、激光监测单元，用于向旋转式三维标靶机构发射激光并接收其反射光，以得到距离位移数据；

6、监测数据采集分析单元，分别与驱动设备和激光监测单元连接，用于控制驱动设备驱动椭圆标靶旋转并依次停止在多个预设角度位置，且在每个预设角度位置读取激光监测单元输出的距离位移数据，并根据多个距离位移数据进行计算分析以得到指定位置的三维位移数据。

7、进一步的改进在于，所述椭圆标靶的反射平面与驱动设备的轴线之间呈45°夹角。

8、进一步的改进在于，所述预设角度位置为四个，且四个预设角度位置分别为椭圆标靶在旋转过程中其长轴方向相对于驱动设备的轴线方向向上、左、下、右倾斜的四个间隔90°的位置。

9、进一步的改进在于，所述监测数据采集分析单元用于将四个距离位移数据分别与对应的基准值进行比较以得到四个位移变化量，并将四个位移变化量依次记为δz1、δx1、δz2、δx2，随后按照以下公式计算三维位移数据：

10、δx=（δx1-δx2）/2；

11、δz=(δz1-δz2)/2；

12、δy=δx1+δx2+δz1+δz2；

13、其中，δx为左右方向位移，δz为上下方向位移，δy为激光入射方向位移。

14、进一步的改进在于，所述驱动设备为步进电机或伺服电机，其输出端通过转轴与椭圆标靶一侧中心连接。

15、进一步的改进在于，所述安装座竖截面呈u形，其一竖直段开设有容纳套筒的弧形槽口，另一竖直段与套筒一端连接。

16、本发明的有益效果在于：

17、本发明通过旋转式三维标靶机构和激光监测单元，采用分时采集数据的方式获得指定位置的三维位移数据，可解决实时精确监测工程现场需要指定方向位移变化的需求，安装和调试方便，建造和使用的成本低，整个装置结构紧凑，对安装空间要求低，易于在狭窄或复杂的现场环境中快速部署。

1.基于可旋转式三维标靶的位移激光监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的位移激光监测系统，其特征在于，所述椭圆标靶(13)的反射平面与驱动设备(15)的轴线之间呈45°夹角。

3.根据权利要求1所述的位移激光监测系统，其特征在于，所述预设角度位置为四个，且四个预设角度位置分别为椭圆标靶(13)在旋转过程中其长轴方向相对于驱动设备(15)的轴线方向向上、左、下、右倾斜的四个间隔90°的位置。

4.根据权利要求3所述的位移激光监测系统，其特征在于，所述监测数据采集分析单元(3)用于将四个距离位移数据分别与对应的基准值进行比较以得到四个位移变化量，并将四个位移变化量依次记为δz1、δx1、δz2、δx2，随后按照以下公式计算三维位移数据：

5.根据权利要求1所述的位移激光监测系统，其特征在于，所述驱动设备(15)为步进电机或伺服电机，其输出端通过转轴(14)与椭圆标靶(13)一侧中心连接。

6.根据权利要求1所述的位移激光监测系统，其特征在于，所述安装座(11)竖截面呈u形，其一竖直段开设有容纳套筒(12)的弧形槽口，另一竖直段与套筒(12)一端连接。