一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置的制作方法

本技术涉及地下病害体检测的，尤其是涉及一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置。

背景技术：

1、地面塌陷病害是影响地面稳定性的关键隐患，主要包括空洞、脱空、疏松等类型，空洞指地下形成的无填充物独立空腔，脱空是岩土体层间分离形成的微小间隙，疏松则是岩土体结构松散、孔隙密集的状态，地面病害多由地下水冲刷、岩溶发育、工程施工遗留或长期荷载作用引发，若未及时检测易诱发地面塌陷、道路破损等安全事故。

2、目前针对地面塌陷病害中空洞的检测主要依赖钻孔摄像法，即通过在疑似异常区域多次钻孔，将摄像设备放入孔中拍摄孔壁图像，依靠操作人员经验判断病害的大小，但一处空洞需要多次钻孔才能覆盖完整范围，导致钻孔工作量大，检测效率低。

3、因此需要一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置来解决现有的地面空洞检测钻孔工作量大，导致检测效率低的问题。

技术实现思路

1、为了实现在地面进行单次钻孔，即可精准覆盖单个空洞的完整范围、自动完成病害大小检测，提升病害的检测效率，本技术提供一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置。

2、本技术提供的一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置，采用如下的技术方案：

3、一种地面塌陷病害异常空间形态快速检测装置，包括装置体，所述装置体包括基座板、导向杆、安装套筒、三维扫描仪、驱动组件、接收控制组件，所述基座板放置于地面上，所述导向杆竖向设置在钻孔内且与所述基座板转动连接，所述安装套筒滑动套设在所述导向杆上，所述三维扫描仪固定安装在所述安装套筒上，所述三维扫描仪用于对空洞内壁进行3d扫描成像以获取空洞的三维形态数据，所述驱动组件驱动所述导向杆绕自身轴线旋转以带动所述安装套筒同步旋转以实现所述三维扫描仪对空洞内壁的周向连续扫描，所述驱动组件驱动所述安装套筒沿所述导向杆轴向升降以实现所述三维扫描仪对空洞内壁的纵向连续扫描，所述接收控制组件与所述三维扫描仪电性连接，所述接收控制组件接收所述三维扫描仪传输的三维形态数据并控制所述驱动组件的运行。

4、通过采用上述技术方案，基座板放置在地面上，为装置体提供稳定支撑，将导向杆垂直伸入钻孔内并与基座板转动连接，安装套筒滑动套设在导向杆上，三维扫描仪固定在安装套筒上，驱动组件驱动导向杆旋转并带动安装套筒同步转动，实现三维扫描仪对空洞内壁的周向扫描，同时驱动组件控制安装套筒沿导向杆轴向升降，实现三维扫描仪对空洞内壁的纵向扫描，接收控制组件接收三维扫描仪传输的三维形态数据，用于构建空洞的完整三维模型，接收控制组件还控制驱动组件的运行，实现扫描过程的自动化调控，确保三维扫描仪在空洞内连续、稳定地完成全方位扫描，与现有技术相比，通过旋转与升降复合运动，三维扫描仪可在单次钻孔内完成对空洞内壁的全方位连续扫描，从而获取空洞完整的三维形态数据，无需多次钻孔即可精准覆盖整个病害区域。

5、可选的，所述装置体还包括限位防坠板，所述限位防坠板固定安装在所述导向杆的底端以限制所述安装套筒的移动行程。

6、通过采用上述技术方案，当驱动组件驱动安装套筒沿导向杆轴向下降时，限位防坠板对安装套筒起到限位作用，限制安装套筒的下移范围，防止安装套筒过度下降从导向杆底端脱落，确保扫描工作安全稳定进行。

7、可选的，所述驱动组件包括旋转驱动件、升降驱动件，所述旋转驱动件与所述基座板固定连接，所述旋转驱动件驱动所述导向杆旋转以带动所述安装套筒旋转，所述升降驱动件固定安装在所述导向杆上，所述升降驱动件驱动所述安装套筒在所述基座板与所述限位防坠板之间升降运动。

8、通过采用上述技术方案，基座板为旋转驱动件提供安装载体，使得旋转驱动件能够稳定驱动导向杆绕自身轴线旋转，进而带动安装套筒同步转动，实现三维扫描仪对空洞内壁的周向连续扫描；安装套筒的升降运动由升降驱动件控制，使安装套筒能够在旋转的同时实现轴向平稳移动，安装套筒的旋转运动与升降运动由旋转驱动件与升降驱动件独立控制，使得安装套筒的旋转与升降运动能够精准控制，提升扫描轨迹的精确性与稳定性。

9、可选的，所述安装套筒上安装有传感器组件，所述传感器组件包括轴向传感器、径向传感器、角度传感器、触发传感器，所述轴向传感器固定安装在所述安装套筒的顶端以检测所述安装套筒沿所述导向杆轴向的位移数据，所述径向传感器固定安装在所述安装套筒的周侧以检测空洞内壁的径向数据，所述角度传感器与所述安装套筒同轴设置以检测所述安装套筒的角度变化数据，所述触发传感器固定安装在所述安装套筒的底部，所述触发传感器用于在所述安装套筒到达所述限位防坠板时触发停止信号，所述接收控制组件接收所述触发传感器的停止信号后控制所述驱动组件停止。

10、通过采用上述技术方案，当安装套筒从基座板螺旋下行至限位防坠板期间，轴向传感器实时采集安装套筒的轴向位移数据，径向传感器同步采集安装套筒周壁到空洞内壁的径向距离数据，角度传感器记录安装套筒的旋转角度，三者协同工作，为三维扫描提供完整的空间坐标信息，在安装套筒下移过程中，触发传感器在接触限位防坠板瞬间发出停止信号，接收控制组件接收到该信号后控制升降驱动件停止驱动，防止安装套筒继续下移导致设备碰撞损坏，在三维扫描仪实现对空洞三维扫描的基础上，传感器组件为空洞的评估分析提供多维度数据支撑，提升空洞体积检测的精度与效率。

11、可选的，所述触发传感器沿所述安装套筒的底端分布有多个。

12、通过采用上述技术方案，当安装套筒下降至接触限位防坠板时，多个触发传感器可以同时或先后检测接触信号并传输至接收控制组件，提高信号采集的可靠性与响应速度，进而提升对安装套筒行程的精准控制。

13、可选的，所述触发传感器的触发端凸出于所述安装套筒的底面，所述触发端与所述限位防坠板接触时产生弹性形变以触发停止信号。

14、通过采用上述技术方案，触发端凸出于安装套筒底面，在接触限位防坠板时能够迅速产生弹性形变，从而确保触发信号的及时性与准确性，触发端的弹性形变还可以有效缓冲触发传感器受到的冲击力，避免刚性碰撞对触发传感器及安装套筒造成损伤。

15、可选的，所述装置体还安装有设置在所述导向杆顶端的斜度测量组件，所述斜度测量组件包括锁紧件、倾斜传感器，所述倾斜传感器用于监测所述导向杆的倾斜状态并将数据传输至所述接收控制组件，所述接收控制组件接收所述倾斜传感器的数据后控制所述驱动组件启停，所述倾斜传感器通过所述锁紧件与所述导向杆固定连接。

16、通过采用上述技术方案，倾斜传感器通过锁紧件稳固安装在导向杆的顶端，实时监测导向杆的倾斜状态，当导向杆发生倾斜超出规定，倾斜传感器可以立即向接收控制组件发送异常信号，接收控制组件接收并判断信号后控制驱动组件启停，避免由于导向杆倾斜影响三维扫描仪的扫描精度以及传感器组件的数据采集精度，进而影响对空洞内部结构的分析判断。

17、可选的，所述接收控制组件包括数据接收存储模块、数据控制模块以及数据传输线路，所述数据接收存储模块用于接收并存储由所述三维扫描仪、所述传感器组件、所述倾斜传感器采集的数据，所述数据控制模块用于处理所述数据接收存储模块中的信息并控制所述驱动组件的运行状态，所述数据传输线路用于将所述数据接收存储模块、所述数据控制模块、所述三维扫描仪、所述传感器组件、所述倾斜传感器以及所述驱动组件电性连接。

18、通过采用上述技术方案，在安装套筒移动过程中，数据接收存储模块实时接收三维扫描仪与传感器组件采集的三维空间数据并暂存，数据控制模块对存储信息进行动态分析并判断安装套筒的当前位置，向驱动组件发送启停指令，确保安装套筒的运动状态处于可控范围内，同时通过数据传输线路实现各结构之间的数据传输，提升整体的响应速度。

19、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

20、1.通过旋转与升降复合运动，三维扫描仪可在单次钻孔内完成对空洞内壁的全方位连续扫描，从而获取空洞完整的三维形态数据，无需多次钻孔即可精准覆盖整个病害区域；

21、2.当驱动组件驱动安装套筒沿导向杆轴向下降时，限位防坠板对安装套筒起到限位作用，限制安装套筒的下移范围，防止安装套筒过度下降从导向杆底端脱落，确保扫描工作安全稳定进行；

22、3.倾斜传感器通过锁紧件稳固安装在导向杆的顶端，实时监测导向杆的倾斜状态，当导向杆发生倾斜超出规定，倾斜传感器可以立即向接收控制组件发送异常信号，接收控制组件接收并判断信号后控制驱动组件启停，避免由于导向杆倾斜影响三维扫描仪的扫描精度以及传感器组件的数据采集精度，进而影响对空洞内部结构的分析判断。