● 摘要
公路建设是现代城市交通建设的重要组成部分。当公路的修建遇上铁路路线时，一般需要修建下穿式铁路跨公路立交桥。为了避免中断铁路交通造成的巨额经济损失，一般建设这种公穿铁型的立交桥时需要采取顶推法施工。本论文研制了一套顶推法施工时测量系统用的二位定位系统，该系统的最高定位精度设计为0.2inch（5.08mm），测量范围为8inch×4.8inch（203.2mm×121.92mm），测量周期设计为20ms，防护等级达到IP65，适用于顶桥施工的测量系统，同时也可应用于其它大范围运动的刚体的实时在线测量。该系统的性能优于国外类似LPS 模块的性能，但是造价却比LPS 要低得多，而且具有很好的可扩展性。所研制的经济型桥箱梁二维位移测量系统由激光指向仪、光电接收靶（以下简称光靶）和多通道数据采集系统组成。激光指向仪采用市场上的成熟产品，光靶和数据采集系统自行研制。系统选择定位精度不高，但是频率响应比较高的光电二极管作为光靶上的感光元件，使得系统的总体成本控制到最低。本论文采用遗传算法对光靶的布局进行了优化，形成一个外疏内密的布局，对于控制系统来讲是科学的。在布局优化完成后，光靶的I/O地址占用减少到原来的1/2 左右。数据采集系统采用AT89S51 单片机为核心构建，采用MCS-51 单片机的I/O 地址扩展技术扫描光靶，从而计算出系统相对初始位置的位移坐标，最后系统将位移坐标打包成容错性能好的数据帧，并通过串行口发送到控制系统上位机。为了测试系统的工作能力，论文开发了基于WINDOWS 平台的测试软件，搭建了能模拟工作现场环境的测试系统，测试结果表明所研制的系统达到了预定设计的指标。在论文结论部分总结了系统的性能，同时对下一步的工作方向进行了展望。