技术摘要：
本发明公开一种基于激光测距的大桥桥面高度监测装置及方法，包括激光测距仪、旋转机构以及平衡连接机构；激光测距仪包括激光测距组件，激光测距组件包括外壳以及设置在外壳前端的的激光发射器和激光接收器；旋转机构包括旋转台、控制旋转台旋转的第一齿轮组、分别与激  全部
背景技术：
随着经济的发展，公路、铁路交通在国民经济和人民生活中扮演越来越重要的角 色。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需 要而架设的使通行更加便捷的建筑物。 随着人们对桥梁安全性、耐久性的日益关注，一些重点工程桥梁需要对桥梁的实 际运营情况进行定期检测，为工程设计提供实验数据，为验证桥梁设计时的结构分析、计算 假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究桥梁结构及其在复杂环境中的未知或不 确定性问题。同时，通过对桥梁结构状态的定期检测和评估，可以在桥梁运营情况异常时发 出预警信号，为桥梁维护维修和管理决策提供依据。 2020年5月5日虎门大桥的桥面出现波浪式起伏的事件，引起了人们对类似于虎门 大桥这类大跨度桥梁安全的关注。如何实时地监测该类大桥桥面高度的实时变化情况，直 接关系到桥梁及通行车辆的安全，存在着重大的人身和财产安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于激光测距的大桥桥面高度监测装置及方法，以解决 上述现有技术存在的问题，实时监测大桥桥面高度的变化，以便采取及时措施，有效实现大 桥的实时检测与预警。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 本发明提供一种基于激光测距的大桥桥面高度监测装置及方法，包括激光测距 仪、旋转机构以及连接所述激光测距仪和旋转机构的平衡连接机构； 所述激光测距仪包括两组以上的激光测距组件，所述激光测距组件包括外壳以及 设置在所述外壳前端的的激光发射器和激光接收器； 所述旋转机构包括旋转台、控制所述旋转台旋转的第一齿轮组、分别与所述外壳 固定连接的微转平台以及控制所述微转平台旋转的第二齿轮组；所述微转平台与旋转台轴 接，且所述微转平台间隔布置在所述旋转台的周向上； 所述平衡连接机构包括固定设置在所述外壳下方的固定圆台，所述固定圆台底端 固定设置有套筒，所述微转平台上设置有容纳所述套筒旋转的圆环形凹槽；所述固定圆台 与微转平台之间设置有锁止组件和两组以上柱塞组件。 优选的，所述第一齿轮组包括与所述旋转台固定轴接的第一齿轮以及与所述第一 齿轮相啮合的第二齿轮，所述第二齿轮连接有第一步进电机的输出轴。 优选的，所述第二齿轮组包括与所述微转平台固定轴接的第三齿轮以及与所述第 三齿轮相啮合的第四齿轮，所述第四齿轮连接有第二步进电机的输出轴。 4 CN 111551915 A 说　明　书 2/5 页 优选的，所述锁止组件包括固定设置在所述固定圆台下端的“n”型锁止销，所述微 转平台上开设有容纳所述锁止销旋转的第一空腔，所述第一空腔底端固定连接有第一弹 簧，所述第一弹簧固定连接有挤压台，所述锁止销设置在远离第一弹簧的一侧。 优选的，每组所述柱塞组件包括柱塞和第二弹簧，所述固定圆台下端开设有容纳 所述柱塞和第二弹簧的第二空腔，所述第二弹簧的一端与柱塞固定连接，所述第二弹簧的 另一端与第二空腔内部端面固定连接；所述微转平台上开设有容纳所述柱塞的第三空腔， 所述第三空腔内固定设置有第三弹簧。 一种基于激光测距的大桥桥面高度监测方法，其应用所述的基于激光测距的大桥 桥面高度监测装置进行，包括以下步骤: 步骤a.确定检测装置的安装位置，将安装位置设定为A；测量安装位置A与大桥桥 面之间的高度差，将高度差设定为h；并测量大桥的总体长度,将大桥长度设定为L； 步骤b.根据安装位置A、高度差h以及大桥长度L，计算出大桥两端相对于安装位置 A之间的角度区间,根据每组激光测距组件可以测量的角度范围，确定激光测距组件需要的 组数，并将其安装到旋转机构上； 步骤c.将旋转机构固定安装在安装位置，并进行角度调整，使所有激光测距组件 的测量点覆盖整个或者部分大桥； 步骤d.在大桥未收到车流、风等因素的影响时，且激光测距组件在不同倾斜角度θ 的情况下，通过激光测距组件测量安装位置A与大桥相对应点之间的距离，设定大桥上相对 应的点为B,则大桥点B到安装位置A的距离为LAB； 步骤e.在大桥在车流、风等因素的影响下，激光测距组件在倾斜角度为θ的情况 下，从点A射向点B的激光束由于桥面的变化，激光反射点由B点变化到B′点，点B′到安装位 置A的距离为LAB′；对应着距离变化了BB′＝d＝LAB-LAB′； 步骤f.设定桥面高度变化了x，通过公式 计算桥面高度的相对变化x， 步骤g.根据激光测距组件在不同角度θ下测得的对应点的距离变化，计算出激光 测距组件在不同角度θ下对应点的高度变化； 步骤h.根据计算结果绘制出桥面高度变化随桥面位置变化的实时曲线，用于监测 桥面高度变化。 优选的，步骤a中的安装位置A可以选择在桥梁的桥塔顶端、桥梁附近超高层建筑 顶端或者是桥梁附近的山顶上。 优选的，步骤d和步骤e中通过第一齿轮组整体调整所有激光测距组件的倾斜角度 θ，通过第二齿轮组调整单个激光测距组件的倾斜角度θ。 本发明公开了以下技术效果：本发明通过第一齿轮组整体调整所有激光测距组件 的倾斜角度θ，通过第二齿轮组调整单个激光测距组件的倾斜角度θ，通过整体和单个激光 测距组件运动相结合的方式测得激光测距仪在同一倾斜角度时，桥面高度之间的变化，并 5 CN 111551915 A 说　明　书 3/5 页 通过公式计算处桥面的高度变化，与此同时多点同时测量，数据更多，减少因数据少导致的 偏差，实时监测大桥桥面高度的变化，以便采取及时措施，有效实现大桥的实时检测与预 警。 本发明通过平衡连接机构中的套筒、锁止机构以及柱塞机构实现将激光测距仪与 旋转机构可拆卸连接，连接方式简单方便，同时利用锁止机构和柱塞机构中的多个弹簧的 势能，提高了激光测距仪的平衡稳定性，从而提高检测的准确性。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为本发明检测装置结构示意图； 图2为本发明检测装置俯视图； 图3为本发明检测装置仰视图； 图4为本发明激光测距组件结构示意图； 图5为图4中C的局部放大图； 图6为本发明检测装置安装位置示意图； 图7为本发明各部件相对位置关系示意图。 其中，1为外壳，2为激光发射器，3为激光接收器，4为旋转台，5为微转平台，6为第 一齿轮，7为第二齿轮，8为第一步进电机，9为第三齿轮，10为第四齿轮，11为第二步进电机， 12为固定圆台，13为套筒，14为第二空腔，15为第二弹簧，16为柱塞，17为锁止销，18为圆环 形凹槽，19为第三空腔，20为第一弹簧，21为挤压台，22为固定凸肩，23为第一空腔，24为第 三弹簧。