(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210601749.6 (22)申请日 2022.05.30 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 胡启军　鄢中敏　何乐平　向波　 徐鸿　 (51)Int.Cl. E02D 33/00(2006.01) H04N 5/225(2006.01) H04W 88/02(2009.01) (54)发明名称 一种非接触式的边坡表面变形获取装置及 方法 (57)摘要 本发明公开了一种非接触式的边坡表面变 形获取装置及方法， 其包括数据采集模块、 中央 处理模块、 可伸缩支撑模块、 轮滑移动模块、 局域 网连接模块、 感应模块、 外壳、 可拆卸 式电源、 旋 转座、 双轴补偿器和触摸显示屏。 将本方法用于 边坡数据采集， 通过轮滑移动模块和扫描仪设置 可以实现本方法的定点式和移动式监测， 利用伸 缩杆升降激光发射器和摄像头可以在同一位置 获取更多数据， 利用数据处理模块获取边坡变形 数据。 本发明涉及边坡监测领域， 解决了激光扫 描的定点监测和移动监测协同问题， 同时可以扩 大激光扫描仪的扫描范围， 操作简单， 省时省力， 提高了边坡监测的效率。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114809131 A 2022.07.29 CN 114809131 A 1.一种非接触式的边坡表面变形获取装置及方法， 装置主要由数据采集模块、 中央处 理模块、 可伸缩支撑模块、 轮滑移动模块、 局域网连接模块、 感应模块、 外壳、 可拆卸式电源、 旋转座、 双轴补偿器和触摸显示屏 组成， 其特征在于数据采集模块、 中央处理模块、 局 域网 连接模块、 水平感应器、 可拆卸式电源均在扫描仪外壳内部， 扫描仪的旋转座与 支撑模块的 安装座通过螺栓连接， 可伸缩支撑模块与轮滑 移动模块 通过卡扣连接 。 2.根据权利要求1所述的一种非接触式的边坡表面变形获取装置及方法， 其特征在于： 所述的外壳顶部左侧设置手柄， 右侧设置无线天线， 中间安装伸缩杆并连接激光发射器和 摄像头， 通过在触摸显示屏或基于局 域网连接的平板上调节伸缩杆的高度， 可以满足不同 高度的监测需求， 外壳外部左侧下方设置有触摸显示屏， 外壳外部左侧上方设置仪器电源 开关和USB数据接口， 外壳外 部右侧设置 散热格栅紧邻可拆卸式电源。 3.根据权利要求1所述的一种非接触式的边坡表面变形获取装置及方法， 其特征在于： 所述的中央处理模块位于扫描仪内部有 数据传输单元、 数据处理单元、 数据存储 单元， 无线 网卡粘接在外壳内部， 可拆卸式电源位于外壳内部右侧 为方法提供电力， 动力马达为伸缩 杆激光发射器和摄像头提供动力固定在伸缩杆右侧外壳内部， 水平感应器固定扫描仪内部 右侧感知是否安置水平。 4.根据权利要求1所述的一种非接触式的边坡表面变形获取装置及方法， 其特征在于： 所述的可伸缩支撑模块包含安装座和可伸缩支架， 安装座与扫描仪的旋转座连接固定， 当 采用定点式监测时， 可以直接通过支 架将扫描仪固定在监测位置 。 5.根据权利要求1所述的一种非接触式的边坡表面变形获取装置及方法， 其特征在于： 所述的轮滑移动模块包含卡口， 连接杆， 万向轮和制动器， 卡扣可以固定架设在轮滑移动模 块上的可伸缩支撑模块的支架， 万向轮固定连接杆底部， 制动器安装在万向轮的侧面， 连接 杆之间彼此相互连接， 并可以调节连接杆的长度， 选择移动式监测时， 将支架与卡扣连接， 并调节连接杆的长度。 当需要将移动式切换定点式监测时可以利用制动器， 固定万向轮， 使 扫描仪固定在控制点处， 调节可伸缩支 架， 可以确保仪器在同一 位置、 同一高度进行扫描。 6.一种非接触式的边坡表面变形监测方法， 包括以下步骤： 步骤1： 安装架设所有的仪器设备， 将可支撑模块和轮滑移动模块连接固定， 将扫描仪 通过安装座与可支撑模块连接起 来形成监测装置； 步骤2： 确定监测模式， 选择选用定点式监测还是移动式监测， 是否将扫描仪固定于监 测位置， 在扫描仪 选择扫描模式， 启用扫描仪顶部伸缩杆扩大扫描范围； 步骤3： 移动扫描仪获取扫描数据， 扫描完成后， 点云数据通过数据处理单元的内置算 法进行降噪， 特征配准等预 处理， 将存放于数据存储单元的上一期扫描 数据进行对比， 快速 高效获取变形值， 利用变形值对现场维护和施工提出指导 意义。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114809131 A 2一种非接 触式的边坡表面 变形获取装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及 边坡表面变形监测的技术领域， 具体是一种非接触式的边坡表面变形 获取装置及方法。 背景技术 [0002]边坡是在复杂的内外地质营力作用下形成,又在各种因素作用下变化发展的地质 体。 边坡的变形是边坡形成发展过程中的必然现象， 是一个复杂、 不可逆、 动态的耗散的过 程。 边坡渐进失稳过程中， 会出现诸如局部裂缝、 隆起、 沉陷、 滑移等多种表面破坏特征， 可 反映出边坡健康状况。 对这些特征变化进 行分析， 将在一定程度上预判边坡的初期危情 。 因 此， 对边坡进行 稳定性分析 是边坡防治处 理的一项重要任务。 [0003]我国地形条件复杂， 随着基础工程建设的全面开展面临大量的边坡工程。 工欲善 其事， 必先利其器。 传统的变形监测 手段多以单点监测为主， 监测工具多使用全站仪、 经纬 仪、 水准仪等， 外业数据采集量大， 劳动强度高， 效率低。 因此， 将激光扫描仪监测技术引入 边坡位移 监测中， 能够快速的获取边坡表面数据， 高效实现边坡可视化监控， 同时节约监测 成本， 提高现场监测效率。 发明内容 [0004]本发明的目的在于引入一种快速测量边坡表面变形的激光扫描方法， 克服了传统 监测手段的局限， 提高现场作业效率。 [0005]本发明的目的是通过以下的技 术方案实现的： [0006]一种基于激光扫描的表面边坡变形监测方法， 其包括数据采集模块、 中央处理模 块、 可伸缩支撑模块、 轮滑移动模块、 局域网连接模块、 水平感应模块、 外壳、 可拆卸式电源、 触摸显示屏和散热格栅。 其特征在于： 所述的数据采集模块包含激光 发射单元、 彩色高清摄 像头、 伸缩杆； 所述的中央处理模块包含 数据传输单元、 数据处理单元、 数据储存 单元； 所述 的可伸缩支撑模块包括安装座、 可伸缩支架； 所述的轮滑移动模块包含制动器、 万向轮、 连 接杆、 卡扣； 所述的局域网连接模块包含无线网卡、 无线天线； 所述的感应模块包含电子水 平感应器、 双轴补偿器。 [0007]进一步的设置在于： [0008]所述的数据采集模块通过伸缩杆连接在扫描仪主体的顶部， 并且与中央处理模 块， 局域网连接模块、 感应模块、 电源、 显示屏、 旋转座和外壳共同组成扫描仪主体部分， 将 扫描仪主体部分安装在可伸缩 模块顶部的安装座上， 在轮滑 移动模块上安置可伸缩支 架。 [0009]所述的数据采集模块包括伸缩杆、 激光发射单元和 彩色高清摄像头。 激光发射单 元和摄像头通过伸缩杆连接在扫描仪顶部， 在激光发射单元底部设有连接杆与摄像头进 行 连接。 [0010]所述的中央处理模块包含数据传输单元、 数据处理单元、 数据储存单元， 固定在扫 描仪主体内部与数据采集模块的伸缩杆内传输线连接， 围绕伸缩杆从其正上方逆时针依次说　明　书 1/4 页 3 CN 114809131 A 3