本发明船舶坞口水道内壁定位测量装置与方法。
背景技术：
1、船坞洞库的入口段有一条狭长的水道，船舶进出时需要掌握其内部的空间特征以避免碰撞。在海岸工程智能化的大趋势下，坞口水道内壁快速自动化建模是需要拥有的基础能力。目前地下通道的内部表面建模，一般是用全站仪测绘或者激光扫描仪扫描的办法来完成。比如，专利文献“cn113808093a”提供了一种基于3d激光扫描仪的隧道初支喷射混凝土厚度检测方法，在待测量区域后方的隧道围岩上至少设置三个棋盘标靶板，且棋盘标靶板的中心点连接后形成一个平面；在隧道初支混凝土喷射前后，分别利用3d激光扫描仪对待测量区域进行测量，得到第一点云数据和第二点云数据；拼接第一点云数据和第二点云数据，然后在拼接生成的点云数据中提取得到喷射区域的第三点云数据；其中，拼接点云数据的定位基准为平面；利用标准点云数据对第三点云数据进行处理得到喷射混凝土厚度这类方法是利用了3d激光扫描仪的高精度测量特性，进行隧道壁的多点位置测量，然后基于配套计算软件进行平整度和厚度差的计算。还比如，专利文献“cn110108217a”公开了一种隧道初支及二衬侵限值和厚度分析方法，该方法采用三维激光扫描仪对开挖毛洞、初支及二衬进行三维全景扫描，获取隧道内三维围岩开挖扫描点云、初支扫描点云及二衬扫描点云数据，利用三维建模及点云套接技术，实现了三维模型与扫描点云的嵌套，通过扫描点云的断面与隧道设计断面对比，可以分析隧道二维或三维初支及二衬侵限值。这一类利用3d激光扫描仪或者全站仪的高精度测量特性的方法，优点是精度高，可达到mm级别；但缺点是适应力稍弱，例如在船坞洞库的水道中，往往没有固定的地面进行架站作业，无法实施这类方法；另外，水道内侧壁的设备位置经常改变，需要实时更新，但该方法操作繁琐，难以经常实施，不能提供最新的变动测量结果。
技术实现思路
1、本发明提出了一种船舶坞口水道内壁定位测量装置与方法，其充分考虑了现实的水道内壁测量与分析精度要求，达到了快速高效、精度达标又易于使用之目的。
2、第一方面，提供一种船舶坞口水道内壁定位测量装置，包括：手持式外壳，该手持式外壳上具有：红外光多点测量单元，其包括在一竖直平面上按照圆心对称布置的多个测距传感器；对中器，其被配置为竖直向下发射激光实现所述装置的对中；惯性测量单元，其被配置为测量所述装置的位置(x,y,z)和航向角θ；和双向倾角仪，其被配置为测量所述装置在运动方向上的纵向倾角β1和横向倾角β2，所述红外光多点测量单元、所述惯性测量单元和所述双向倾角仪的测量数据传输到计算机，在计算机上按下式解算水道内壁测点的位置：
3、xl＝x+sin(θ)·l·sin(α+β2)
4、yl＝y+cos(θ)`l`sin(α+β2)
5、zl＝z+l`sin(α+β2)+l`cos(β1)
6、设定水道轴线方向为y，垂直于轴线的水平方向为x，重力竖直向上方向为z，l为所述红外测距传感器所测量出的所述测点的距离，ɑ为测量出所述测点距离的所述红外测距传感器相对于水平面的角度。
7、通过计算每一个断面上所有测点的位置得到每一个断面的几何形态。使用所述对中器向下发射激光对准水道入口的起始点和终止点，将它们分别作为行进测量路线的起点和终点。所述双向倾角仪显示所述装置的水平角，供操作人员参考。
8、第二方面，提供一种船舶坞口水道内壁定位测量方法，包括：手持所述装置乘船从水道入口的起始点行进到终止点；在行进路线的起点使用所述对中器向下发射激光对准所述起始点；启动所述装置，向着终止点行进，期间所述惯性测量单元给出所述装置相对位置变化和航向角θ，所述双向倾角仪给出所述装置在行进方向上的纵向倾角β1和横向倾角β2，所述红外光多点测量单元测量到水道内壁的距离；利用所述红外光多点测量单元测量的距离、所述惯性测量单元得到的所述装置的位置和航向角、所述双向倾角仪给出的所述装置在行进方向上的纵向倾角β1和横向倾角β2，计算水道内壁的每一圈被测点的位置；将所有测点按照行进里程归类到每一个断面上，从而得到每一个水道断面的内侧壁几何形态。
9、手持所述装置行进测量时所述装置保持水平。行进测量时所述装置朝向所述终止点。所述双向倾角仪显示所述装置的水平角，供操作人员参考。
10、本发明通过手持所述装置沿水道运动的方式，对水道内侧进行快速扫描，现场分析计算得到内侧壁表面的几何起伏，实时提供数据形成3d模型，指导下一步的行船安排，使用上非常简便，有利于降低技术人员的劳动强度。
1.一种船舶坞口水道内壁定位测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的船舶坞口水道内壁定位测量装置，其特征在于，通过计算每一个断面上所有测点的位置得到每一个断面的几何形态。
3.根据权利要求1所述的船舶坞口水道内壁定位测量装置，其特征在于，使用所述对中器向下发射激光对准水道入口的起始点和终止点，将它们分别作为行进测量路线的起点和终点。
4.根据权利要求1所述的船舶坞口水道内壁定位测量装置，其特征在于，所述双向倾角仪显示所述装置的水平角。
5.一种船舶坞口水道内壁定位测量方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的船舶坞口水道内壁定位测量方法，其特征在于，手持所述装置行进测量时所述装置保持水平。
7.根据权利要求5所述的船舶坞口水道内壁定位测量方法，其特征在于，行进测量时所述装置朝向所述终止点。
8.根据权利要求5所述的船舶坞口水道内壁定位测量方法，其特征在于，所述双向倾角仪显示所述装置的水平角。
