一種礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及巷道斷面測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種礦用巷道便攜式雙向激光 發(fā)射斷面檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著礦井開采強(qiáng)度和范圍的加大，巷道斷面不斷加大，出現(xiàn)的安全事故增多，不但 對巷道施工的人員和設(shè)備構(gòu)成了直接威脅，而且影響施工進(jìn)度，礦山巷道在掘進(jìn)及掘進(jìn)完 成后存在諸多影響安全生產(chǎn)的因素，其中巷道圍巖變形與破壞的動態(tài)特征對支護(hù)與維修的 影響較大，及時掌握巷道圍巖的變形情況，對于煤礦生產(chǎn)計劃的制定與實施都有極其重要 的意義，因此需要在日常維護(hù)中根據(jù)巷道的使用目的、服務(wù)期限及安全要求對巷道圍巖變 形參量進(jìn)行測量。目前在巷道變形測試中多采用人工測量方法獲得巷道斷面的相關(guān)數(shù)據(jù)， 再根據(jù)數(shù)據(jù)值得變化量，對巷道變形情況進(jìn)行判定。但現(xiàn)有測試技術(shù)存在以下不足：（1)井 下巷道的能見度較低，井下工人操作不方便，測試多采用人工測試的方法，直接測量頂?shù)装?高度與兩幫寬帶，測試過程中存在誤差操作和測量誤差情況，導(dǎo)致操作測量誤差較大，而且 需要工人按時去記錄數(shù)據(jù)，常常出現(xiàn)工人記錄數(shù)據(jù)不及時及精度不高而導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn) 確等問題；（2)現(xiàn)有測試技術(shù)都為單一數(shù)值點測試，在斷面周長和面積的計算上存在數(shù)據(jù) 連線的缺失，斷面測量結(jié)果不夠精確；（3)現(xiàn)有巷道測試對于空間參量的定位存在不足，當(dāng) 頂?shù)装逋瑫r發(fā)生變形是，難以直觀對其實現(xiàn)有效判斷；(4)測試范圍有限，過程中受到測試 環(huán)境影響較大，當(dāng)有障礙物時測量難度較大，測試數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的是克服已有井下巷道圍巖變形測量的不足之處，提供一種穩(wěn) 定性強(qiáng)、自動化程度高、精度高、測量范圍大的礦用巷道斷面激光測量裝置，可以快速準(zhǔn)確 測試巷道斷面高度、寬度、周長、面積的測試裝置，為巷道的穩(wěn)定性、支護(hù)設(shè)計和效果進(jìn)行評 價，對支護(hù)形式、支架尺寸及間距的修正和時間進(jìn)行判斷，提供全面、有效的技術(shù)參數(shù)。
[0004] 一種礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，包括防爆殼體，所述防爆殼體兩 端各設(shè)有由激光發(fā)射器和激光接收器組成的激光測距模塊，所述防爆殼體表面設(shè)有顯示模 塊和水平儀，所述防爆殼體側(cè)面還設(shè)有掛扣和照明燈，所述防爆殼體底部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)的 底座，所述底座上設(shè)有三個用于調(diào)節(jié)高度的支撐架，所述防爆殼體內(nèi)還包括電源模塊、通訊 模塊、控制鍵、控制芯片和GPS定位模塊，所述控制芯片包括存儲單元和處理器，所述電源 為所述顯示模塊、通訊模塊、水平儀、控制芯片和GPS定位模塊供電，所述控制芯片分別控 制所述顯示模塊和激光測距模塊，所述激光測距模塊通過所述通訊模塊與所述控制芯片實 現(xiàn)通訊，所述水平儀通過所述通訊模塊與所述控制芯片實現(xiàn)通訊，所述控制鍵連接所述控 制芯片，所述GPS定位模塊還具有GSM或CDMA卡槽。
[0005] 具體的，所述顯示模塊為液晶顯示器。
[0006] 具體的，所述電源模塊為充電式鋰電池。
[0007] 本實用新型的有益效果：
[0008] 1.本實用新型采用雙向發(fā)射，相對傳統(tǒng)的單向發(fā)射，不需要設(shè)置參考點，可以有效 實現(xiàn)在測試過程中對空間定位計算，而且傳統(tǒng)的單向發(fā)射在不同的位置需要設(shè)置不同的參 考點，十分麻煩，本實用新型能夠在位于巷道的任意位置均無參考點測量，以及避免在測試 過程中對于巷道測試環(huán)境較差的影響，與其他雜物遮擋影響到測試效果的干擾。
[0009] 2.本實用新型的掛扣設(shè)計方便測試人員將測量儀攜帶身上，同時照明燈的設(shè)計同 樣在光線不足的環(huán)境下利于測量。
[0010] 3.本實用新型的GPS定位模塊可以將儀器自身定位信息通過卡槽內(nèi)的SIM卡進(jìn)行 通訊，與井下人員定位系統(tǒng)配合使用可以更好地觀察測試人員的行蹤，也保證了測試人員 的安全。
[0011] 4.本實用新型的性能及可操作性穩(wěn)定，成本制作底廉，滿足對煤礦的安全、高效生 產(chǎn)需求，具有很好的實用價值和廣闊的市場前景。
[0012] 5.本實用新型采用高性能處理器對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和積分算法處理，相對于傳 統(tǒng)的分散定點測量，使得測量結(jié)果誤差性更小。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的模塊連接圖；
[0014] 圖2為本實用新型測量極坐標(biāo)原理圖；
[0015] 圖3為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)正視圖；
[0016] 圖4為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
[0017] 附圖標(biāo)記如下：
[0018] 1 :激光測距模塊；2 :防爆殼體；3 :液晶顯示器；4 :水平儀；5 :掛扣；6 :照明燈；7 : 控制鍵；8 :底座；81 :支撐架。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，本實用新 型的結(jié)構(gòu)并不僅限于以下實施例：
[0020] 一種礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，包括防爆殼體2,防爆殼體2兩端 各設(shè)有由激光發(fā)射器和激光接收器組成的激光測距模塊1，防爆殼體2表面設(shè)有液晶顯示 模塊和水平儀4,防爆殼體2側(cè)面還設(shè)有掛扣5和照明燈6,防爆殼體2底部設(shè)有用于旋轉(zhuǎn)的 底座8,底座8上設(shè)有三個用于調(diào)節(jié)高度的支撐架81，防爆殼體2內(nèi)還包括電源模塊、通訊 模塊、控制鍵7、控制芯片和GPS定位模塊，控制芯片包括存儲單元和處理器，電源為顯示模 塊、通訊模塊、水平儀4、控制芯片和GPS定位模塊供電，控制芯片分別控制顯示模塊和激光 測距模塊，激光測距模塊1通過通訊模塊與控制芯片實現(xiàn)通訊，水平儀4通過通訊模塊與控 制芯片實現(xiàn)通訊，控制鍵7連接控制芯片，GPS定位模塊還具有GSM或CDMA卡槽，卡槽內(nèi)可 以插入SIM卡，用于將測試儀的坐標(biāo)位置發(fā)送出去，配合礦用的井下定位系統(tǒng)使用，可以更 好的觀察測試人員的行蹤，也保證了人員的安全，本實施例中顯示模塊為液晶顯示器3,電 源模塊為充電式鋰電池，本實施例中利用激光測距的自身特性，設(shè)計測試距離〇. 〇5m-200m， 測量精度l_3mm的發(fā)射與接收系統(tǒng)。測試過程中，激光器可以進(jìn)行單向或雙向測試，其設(shè) 計位置可以在便攜式測試儀兩端形成兩個獨立的發(fā)射和接受系統(tǒng)，液晶顯示器設(shè)計尺寸為 長X寬=4. 4cmX3. 6cm，能夠顯示實時測量距離以及測試過程中相關(guān)設(shè)置參量?？刂奇I設(shè) 計開關(guān)、單/雙向模式、采樣、顯示、存儲等主要操作按鍵。
[0021] 實施例一：
[0022] 1)在巷道斷面空間，任意選取位置利用儀器水平儀進(jìn)行空間定位，調(diào)節(jié)底座的支 撐架，使得測試儀穩(wěn)固，通過水平儀確定測試角度與測試方位之后設(shè)置測距儀相關(guān)參數(shù)，設(shè) 置測試巷道斷面模式，完成測試前準(zhǔn)備工作。
[0023] 2)對選定探測位置，操作儀器測試斷面的距離dl，d2,轉(zhuǎn)動儀器，調(diào)整測距儀后再 進(jìn)行下一次測距，進(jìn)行巷道斷面數(shù)據(jù)采集，測的第二次斷面數(shù)據(jù)。每次數(shù)據(jù)采集的兩個數(shù)據(jù) 總成一個數(shù)據(jù)組，數(shù)據(jù)在采集完成后可以實現(xiàn)在測距儀內(nèi)部設(shè)計的存儲單元上進(jìn)行雙向測 試的距離或單向測試距離數(shù)據(jù)的存儲。根據(jù)測試需要在探測區(qū)段內(nèi)同一位置，分別進(jìn)行不 同測試角度數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集完成后通過存儲模塊，將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，依次完成巷道 不同位置測試數(shù)據(jù)的采集存儲。
[0024] 3)對巷道點位測試數(shù)據(jù)進(jìn)行整合與插值計算，形成完整巷道斷面數(shù)據(jù)整理。進(jìn) 而獲得全巷道斷面的測試數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對巷道斷面的變形與破壞程度的評價，為安全生產(chǎn) 提供可靠的技術(shù)指導(dǎo)，雙向便攜測距儀數(shù)據(jù)處理方法，現(xiàn)有地面單向測距儀的測試長 度結(jié)合水平定位，首先確定進(jìn)行每次測試的長度，按曲邊面積和曲線段的極坐標(biāo)積分 獲得激光測距傳感器所掃過的曲邊扇形的微元面積dA和扇形弧長dl，整個斷面的面 積和周長由dA和dl求和得到。扇形極祕標(biāo)微1?而和和周長公式加下：
【主權(quán)項】
1. 一種礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，包括防爆殼體，其特征在于：所述 防爆殼體兩端各設(shè)有由激光發(fā)射器和激光接收器組成的激光測距模塊，所述防爆殼體表面 設(shè)有顯示模塊和水平儀，所述防爆殼體側(cè)面還設(shè)有掛扣和照明燈，所述防爆殼體底部設(shè)有 用于旋轉(zhuǎn)的底座，所述底座上設(shè)有三個用于調(diào)節(jié)高度的支撐架，所述防爆殼體內(nèi)還包括電 源模塊、通訊模塊、控制鍵、控制芯片和GPS定位模塊，所述控制芯片包括存儲單元和處理 器，所述電源為所述顯示模塊、通訊模塊、水平儀、控制芯片和GPS定位模塊供電，所述控制 芯片分別控制所述顯示模塊和激光測距模塊，所述激光測距模塊通過所述通訊模塊與所述 控制芯片實現(xiàn)通訊，所述水平儀通過所述通訊模塊與所述控制芯片實現(xiàn)通訊，所述控制鍵 連接所述控制芯片，所述GPS定位模塊還具有GSM或CDMA卡槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，其特征在于，所 述顯示模塊為液晶顯示器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，其特征在于，所 述電源模塊為充電式鋰電池。
【專利摘要】本實用新型涉及巷道斷面測試技術(shù)領(lǐng)域。公開了一種礦用巷道便攜式雙向激光發(fā)射斷面檢測儀，包括防爆殼體，所述防爆殼體兩端各設(shè)有由激光測距模塊，所述防爆殼體表面設(shè)有顯示模塊和水平儀，所述防爆殼體側(cè)面還設(shè)有掛扣和照明燈，所述防爆殼體內(nèi)還包括電源模塊、通訊模塊、控制鍵、控制芯片和GPS定位模塊，所述控制芯片分別控制所述顯示模塊和激光測距模塊，所述激光測距模塊通過所述通訊模塊與所述控制芯片實現(xiàn)通訊，所述水平儀通過所述通訊模塊與所述控制芯片實現(xiàn)通訊，所述控制鍵連接所述控制芯片。本實用新型結(jié)構(gòu)獨特，測試過程中無需設(shè)置參考點，性能穩(wěn)定可靠，具有一定的推廣性。
【IPC分類】G01C7-06
【公開號】CN204461414
【申請?zhí)枴緾N201520175559
【發(fā)明人】許時昂, 張平松, 李寧, 連彪, 趙先奎, 高加林
【申請人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月26日