用于大跨桥梁空间形态扫描的折叠式辅助标记带组

1.本发明涉及桥梁空间形态测量领域，特别涉及一种用于大跨桥梁空间形态扫描的折叠式辅助标记带组。


背景技术：

2.在大跨桥梁空间形态的测量过程中，三维激光扫描仪通过实时测量发射光的角度和反射光的时间，进而确定桥梁上目标点在三维球坐标系里的空间位置，并将其转换到三维直角坐标系中。相比传统测绘仪器的单点测量，三维激光扫描仪具有高速、精准、海量等优点。
3.现有的大跨度桥梁往往存在预拱度，表现为两岸低、跨中高，在较远距离上，甚至会出现桥梁底面和入射激光接近平行的情况，由于大跨度桥梁通常需要跨越河流或山谷，在测量桥梁形态时，在跨中位置附近无法设立测站，从而测站一般只能设立在桥梁的两端。预拱度给在桥梁两端设站的三维激光扫描仪带来了大的入射角增量，对于三维激光扫描仪，最佳的入射角度是0度，随着入射角度的增大，扫描点质量会逐渐下降，尤其是当入射角大于60度后，下降幅度会骤然增大，接近90度的入射角会极大的降低激光的反射强度，从而大大降低三维激光扫描仪的扫描范围和精度。三维激光扫描仪获取目标点的坐标依靠激光的反射强度，而激光的反射强度与激光的入射角和目标的颜色相关，混凝土桥梁粗糙、灰色的表面和钢桥灰白色的表面对激光的反射效果均不佳，进一步降低激光的反射强度。
4.现有接收激光并进行反射的标记带组一般采用增设反射角来减小激光的入射角度，同时依托桥检车的钢轨进行安装，这种结构存在结构复杂、易损坏、对桥梁配套设施要求高等缺点，难以适用于一般桥梁测量环境。


技术实现要素：

5.发明目的：针对以上问题，本发明目的是提供一种用于大跨桥梁空间形态扫描的折叠式辅助标记带组。
6.技术方案：本发明的一种用于大跨桥梁空间形态扫描的折叠式辅助标记带组，每个标记带组包括多个相同结构单元的标记带装置，每个标记带装置包括标记带、第一转动连接件、翻盖、第二转动连接件以及固定支架，所述标记带与第一转动连接件连接，所述第一转动连接件固定在翻盖下表面，所述第二转动连接件一端固定在翻盖侧面，另一端固定在固定支架，所述固定支架安装在钢板上，所述钢板设置在大跨桥梁主梁底板与检修车轨道梁的工字钢之间。
7.进一步，所述标记带为白色矩形塑料板，表面做磨砂处理，增加标记带的粗糙度。
8.进一步，所述翻盖包括金属板和橡胶磁，所述金属板包括第一金属板和第二金属板，所述第一金属板和第二金属板通过第二连接螺栓连接，两金属板之间的角度可调节，所述橡胶磁设置在第一金属板的上表面，标记带通过橡胶磁吸附到桥梁表面，所述第二金属板竖向设置，所述第二转动连接件固定在第二金属板上。
9.进一步，所述第二转动连接件两端包括连接板，第一连接板通过第三固定螺栓固定在固定支架，第二连接板通过第二固定螺栓固定在第二金属板，两连接板之间沿轴向设置连接杆和转动槽，所述连接杆和转动槽为圆柱形，转动槽内中空，转动槽一端套在连接杆外部，通过螺栓将转动槽固定在连接杆上，转动槽沿连接杆转动；转动槽另一端固定在第二连接板端面。
10.进一步，所述第一转动连接件通过第一固定螺栓固定在翻盖下表面，所述第一转动连接件设置两个卡槽，两卡槽之间设有第一连接螺栓。
11.进一步，所述固定支架包括竖向设置的固定挡板，所述固定挡板的一端通过第四固定螺栓固定有第三连接板，与固定挡板平行设置有活动挡板，活动挡板通过限位螺栓固定在固定挡板上。
12.有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：
13.1、本发明将标记带安装大跨桥梁主梁底板的钢板上，可以调节标记带的倾斜角度，为入射激光提供更多的、反射效果更好的、入射角更小的反射面，对入射激光的强度损失更小，提高三维激光扫描仪的扫描点的质量；
14.2、本发明通过转动转动槽和第一金属板，实现标记带的三维位置的改变，针对不同的桥梁底面情况，都能将标记带调整至紧紧贴合在桥梁底部，更好辅助三维激光扫描仪的测量，达到最好的反射效果。
附图说明
15.图1为本发明的总装图；
16.图2为本发明标记带局部放大图；
17.图3为本发明第一转动连接件局部放大图；
18.图4为本发明翻盖局部放大图；
19.图5为本发明第二转动连接件局部放大图；
20.图6为本发明固定支架局部放大图；
21.图7为本发明应用于某大跨桥梁时沿纵桥向安装布置图。
具体实施方式
22.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。
23.本实施例所述的一种用于大跨桥梁空间形态扫描的折叠式辅助标记带组，每个标记带组包括多个相同结构单元的标记带装置，如图1所示的标记带装置，每个标记带装置包括标记带1、第一转动连接件2、翻盖3、第二转动连接件4以及固定支架5，标记带1与第一转动连接件2连接，如图2所示，第一转动连接件2固定在翻盖3下表面，第二转动连接件4一端固定在翻盖3侧面，另一端固定在固定支架5，固定支架5安装在钢板7上，钢板7设置在大跨桥梁主梁底板与检修车轨道梁的工字钢6之间。
24.标记带1为白色矩形塑料板，表面做磨砂处理，以增加标记带1的粗糙度。
25.如图3所示，第一转动连接件2通过第一固定螺栓10固定在翻盖3下表面，第一转动连接件2设置两个卡槽8，两卡槽8之间设有第一连接螺栓9。
26.如图4所示，翻盖3包括金属板12和橡胶磁11，金属板12包括第一金属板和第二金属板，第二金属板竖向设置，第一金属板和第二金属板通过第二连接螺栓13连接，两金属板之间的角度可调节，调节第一金属板到达合适角度时，通过拧紧第二连接螺栓13将第一金属板固定在第二金属板。橡胶磁11设置在第一金属板的上表面，标记带1通过橡胶磁11吸附到桥梁表面。
27.如图5所示，第二转动连接件4固定在第二金属板上，第二转动连接件4两端包括连接板，第一连接板19通过第三固定螺栓20固定在固定支架5，第二连接板14通过第二固定螺栓15固定在第二金属板，两连接板之间沿轴向设置连接杆18和转动槽16，连接杆18和转动槽16为圆柱形，转动槽16内中空，转动槽16一端套在连接杆18外部，转动槽16沿连接杆18转动，进而带动第二金属板的转动，当转动到合适位置时，通过螺栓17将转动槽16固定在连接杆18上；转动槽16另一端固定在第二连接板14端面。
28.如图6所示，固定支架5包括竖向设置的固定挡板23，固定挡板23的一端通过第四固定螺栓22固定有第三连接板21，与固定挡板23平行设置有活动挡板24，活动挡板24通过限位螺栓25固定在固定挡板23上。
29.为了验证本发明标记带装置所产生的效果，将本发明的标记带组实际应用到某大跨桥梁主梁扫描项目中，如图7所示。其中标记带组共设置40组标记带装置，在桥跨1/2位置处沿纵桥向间隔10米对称分布，提升三维激光扫描仪对大跨桥梁空间形态的扫描范围。其中标记带1采用一块白色矩形塑料板，表面做磨砂处理，尺寸为：长20cm宽1cm厚5mm，塑料板之间使用连接螺栓相连，连接螺栓末端装有螺帽。两金属板的尺寸为：长12cm宽4cm，通过连接螺栓将两金属板串在一起，旋转其中一块金属板进而带动标记带1转动，通过拧紧连接螺栓将两块金属板之间的角度固定。第一连接板19和第二连接板14采用边长为1.2cm的方板，转动槽16的内径为6mm，连接杆18的直径为6mm，转动槽16和连接杆18进行配合连接，转动转动槽16，当第二连接板14转到合适位置时，利用螺栓17将转动槽16固定在连接杆18上。固定支架5中的第三连接板21尺寸为：10cm宽4cm，固定挡板23的尺寸为：长24cm宽8cm，活动挡板24尺寸为：长24cm宽8cm，标记带1采用固定支架5支撑和橡胶磁11吸附的方式固定在主梁底面，固定支架5支撑在大跨桥梁主梁底板与检修车轨道梁工字钢6之间的钢板7上，橡胶磁11吸附在钢桥底部。
30.标记带1的安装过程是：首先，选择要安装的位置，将固定支架5中的固定挡板23卡在大跨桥梁主梁底板检修车轨道梁的工字钢6上方的钢板7上；然后将活动挡板24对齐固定挡板23并拧紧限位螺栓25，将固定支架5夹在钢板7上；然后将第二转动连接件4通过第三固定螺栓20安装在固定支架5上，通过第二固定螺栓15与翻盖3连接；然后将第一转动连接件2通过第一固定螺栓10固定在翻盖3上；最后将标记带1通过第一连接螺栓9与第一转动连接件2连接；最后对第一转动连接件2、翻盖3和第二转动连接件4进行微调，使橡胶磁11紧贴主梁底面，进而使标记带1紧贴合在桥梁底面。
31.上述辅助标靶可以实现桥体底部主梁远距离精确扫描的工作原理为：在大跨度桥梁跨中的钢板上安装标记带装置，根据测站位置，将标记带调整到合适的角度，使仪器发射的激光入射角尽可能的小，同时白色略微粗糙的标记带对激光的反射效果最好，使得仪器能接收到高反射强度的返回激光，从而得到远距离上的精确点云。
32.利用本发明实现了大跨度桥梁的空间形态三维激光扫描，可以减小预拱度给三维
激光扫描仪在长距离上扫描时带来的超大入射角问题和低反射强度问题，大幅度提高了工作效率和准确性。