專利名稱：一種用于測量地下空間相對變化量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光測距領(lǐng)域，尤其涉及一種用于測量地下空間相對變化量的裝置。
背景技術(shù)：
各種地下工程如煤礦、金屬礦山或隧道工程中，工程開挖會導致圍巖產(chǎn)生變形，地下空間也會隨著時間發(fā)生變化。在煤礦中，頂板下沉是礦山壓カ的外在表現(xiàn)形式，巷道表面位移則是最基本的巷道礦壓監(jiān)測內(nèi)容。充填開采中，工作面順槽的頂?shù)装逡平看笮》从沉顺涮铙w對頂板下沉的控制效果。通過對頂?shù)装逯g移近量的大小的監(jiān)控，可確定出合理的推進速度和充填步距。巷道表面位移——也即工作面順槽的頂?shù)装逡平俊錅y量儀器和方法均較多。簡單的測量儀器有鋼卷尺、測槍、收斂計等，測量方法有可采用十字布點法人工測量巷道的表面位移，上述儀器和方法可以只能用于靜態(tài)測量，也就是測量某一時刻巷道的距離， 不適用于動態(tài)地、連續(xù)地測量。而常見的動態(tài)測量儀則通常包括測桿、套筒、彈簧以及位移測量裝置，測量過程中，動態(tài)測量儀的兩端需要分別與巷道的兩端接觸，占據(jù)了巷道空間， 具有使用不方便的缺點。利用激光測距技木，則可以克服上述技術(shù)方案的缺陷。激光測距準確度高，并且不占用巷道空間。但是仍然存在一定的問題。激光反射模塊被単獨固定在巷道內(nèi)適當?shù)奈恢蒙?，其反射臺用于反射激光，當反射臺發(fā)生傾斜時，會給測量精度帶來較大影響，而技術(shù)人員也很難做到實時的維修。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種用于測量地下空間相對變化量的裝置。本發(fā)明的ー個目的在于，提供一種可以準確測量地下空間相對變化量的裝置。計算統(tǒng)計模塊在數(shù)據(jù)處理過程中，將反射臺的傾斜角度考慮在內(nèi)，從而對計算結(jié)果進行修正， 獲得較為準確的測量數(shù)據(jù)。另ー方面，當技術(shù)人員對反射臺進行調(diào)整吋，計算統(tǒng)計模塊可以根據(jù)傾斜角度計算出需要對哪個螺栓以及每個螺栓的旋入距離，以幫助技術(shù)人員快速調(diào)平，保證測量精度。本發(fā)明提供的技術(shù)方案為ー種用于測量地下空間相對變化量的裝置,包括激光測量単元，其包括激光發(fā)射模塊和激光接收模塊，其中，所述激光測量單元設(shè)置于地下空間的待測距兩端中的ー個端部處，且在該ー個端部處固設(shè)有向另ー個端部方向延伸的導向件，所述激光測量單元可拆卸地連接于該導向件，并使所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的激光光路延向另一個端部方向延伸；激光反射模塊，其包括有反射臺和調(diào)平機構(gòu)，其中，所述反射臺設(shè)置于地下空間的待測距兩端中的另一端部處，所述反射臺連接有ー檢測所述反射臺的傾斜角度的傾角傳感器，所述調(diào)平機構(gòu)包括三個具有等距螺紋的螺桿，所述反射臺通過所述螺桿固定于ー水平設(shè)置的支撐底座上，所述反射臺與所述三個螺桿為固定連接，所述三個螺桿相對于所述反射臺表面上的ー個圓均勻分布，所述支撐底座具有供所述螺桿旋進旋出的、與所述螺桿螺紋配合的螺紋孔；時間模塊，其與所述激光測量單元通信連接，在所述激光發(fā)射模塊發(fā)射激光時以及所述激光接收模塊接收激光時生成時間信號；計算統(tǒng)計模塊，其與所述時間模塊通信連接，接收所述時間模塊的時間信號，并得出激光由所述激光發(fā)射模塊發(fā)出到被激光接收模塊接收的往返時間T，所述計算統(tǒng)計模塊還與所述傾角傳感器通信連接，接收所述傾角傳感器的傾角信號，所述計算統(tǒng)計模塊根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，得出激光由激光發(fā)射模塊發(fā)出到達所述激光反射模塊的單程時間 t，則所述地下空間的待測距兩端之間的距離為兩倍的單程時間乘以激光的傳播速度，所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計距離的變化量，所述計算統(tǒng)計模塊還根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，判斷所述反射臺與所述三個螺桿的連接部位中相對于同一水平面位于最低點的連接部位所對應(yīng)的螺桿，并計算另兩個螺桿需要向下移動的距離，該距離以螺紋個數(shù)的形式表示。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，還包括鉆孔，其設(shè)置在所述地下空間的待測距兩端中的ー個端部處，且所述鉆孔向所述另ー個端部方向延伸，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處，是通過以下方式實現(xiàn)的，所述導向件具有三個支撐體，所述三個支撐體相對所述導向件的軸線均勻分布， 所述支撐體的外邊緣至所述導向件的中心軸線的距離相等，所述支撐體以當所述導向件伸入所述鉆孔時可以向與所述導向件的前進方向相反的方向轉(zhuǎn)動的方式與所述導向件連接，當所述支撐體垂直于所述導向件的中心軸線時，所述支撐體的外邊緣到所述導向件的中心軸線的距離大于鉆孔的半徑，并且所述支撐體與所述導向件之間連接有彈性構(gòu)件。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，還包括外部監(jiān)控模塊，其設(shè)置于所述地下空間的外側(cè)，與所述計算統(tǒng)計模塊通信，獲取所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計的距離的變化量，同時還獲取所述反射臺的傾斜角度，當傾斜角度大于設(shè)定值時，所述外部監(jiān)控模塊發(fā)出報警提示。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述傾斜傳感器通過無線信號的方式與所述計算統(tǒng)計模塊通信。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述彈性構(gòu)件為壓縮彈黃。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光發(fā)射模塊包
括有激光二極管。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光接收模塊包括有光電ニ極管。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光發(fā)射模塊還包括發(fā)射透鏡，其中，所述激光二極管位于所述發(fā)射透鏡的焦點處。優(yōu)選的是，所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光接收模塊還包括有接收透鏡，其中，所述光電ニ極管位于所述接收透鏡的焦點處。本發(fā)明所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中的計算統(tǒng)計模塊在數(shù)據(jù)處理過程中，將反射臺的傾斜角度考慮在內(nèi)，從而對計算結(jié)果進行修正，獲得較為準確的測量數(shù)據(jù)。另ー方面，當技術(shù)人員對反射臺進行調(diào)整時，計算統(tǒng)計模塊可以根據(jù)傾斜角度計算出需要對哪個螺栓以及每個螺栓的旋入距離，以幫助技術(shù)人員快速調(diào)平，保證測量精度。


圖I為本發(fā)明所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置的導向件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置的激光反射模塊的調(diào)平機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進ー步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。如圖I、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明提供ー種用于濺量地下空間相對變化量的裝置，包括激光測量単元，其包括激光發(fā)射模塊和激光接收模塊，其中，所述激光測量單元設(shè)置于地下空間的待濺距兩端中的ー個端部處，且在該ー個端部處固設(shè)有向另ー個端部方向延伸的導向件，所述激光測量單元可拆卸地連接于該導向件，并使所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的激光光路延向另一個端部方向延伸；激光反射模塊3，其包括有反射臺32和調(diào)平機構(gòu)，其中，所述反射臺設(shè)置于地下空間的待測距兩端中的另一端部處，所述反射臺連接有ー檢測所述反射臺的傾斜角度的傾角傳感器，所述調(diào)平機構(gòu)包括三個具有等距螺紋的螺桿31，所述反射臺通過所述螺桿固定于ー水平設(shè)置的支撐底座33上，所述反射臺與所述三個螺桿為固定連接，所述三個螺桿相對于所述反射臺表面上的ー個圓均勻分布，所述支撐底座具有供所述螺桿旋進旋出的、與所述螺桿螺紋配合的螺紋孔；時間模塊，其與所述激光測量單元通信連接，在所述激光發(fā)射模塊發(fā)射激光時以及所述激光接收模塊接收激光時生成時間信號；計算統(tǒng)計模塊，其與所述時間模塊通信連接，接收所述時間模塊的時間信號，并得出激光由所述激光發(fā)射模塊發(fā)出到被激光接收模塊接收的往返時間T，所述計算統(tǒng)計模塊還與所述傾角傳感器通信連接，接收所述傾角傳感器的傾角信號，所述計算統(tǒng)計模塊根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，得出激光由激光發(fā)射模塊發(fā)出到達所述激光反射模塊的單程時間t， 則所述地下空間的待測距兩端之間的距離為兩倍的單程時間乘以激光的傳播速度，所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計距離的變化量，所述計算統(tǒng)計模塊還根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，判斷所述反射臺與所述三個螺桿的連接部位中相對于同一水平面位于最低點的連接部位所對應(yīng)的螺桿，并計算另兩個螺桿需要向下移動的距離，該距離以螺紋個數(shù)的形式表示。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，還包括鉆孔，其設(shè)置在所述地下空間的待測距兩端中的ー個端部處，且所述鉆孔向所述另ー個端部方向延伸，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處，是通過以下方式實現(xiàn)的，所述導向件具有三個支撐體，所述三個支撐體相對所述導向件的軸線均勻分布，所述支撐體的外邊緣至所述導向件的中心軸線的距離相等，所述支撐體以當所述導向件伸入所述鉆孔時可以向與所述導向件的前進方向相反的方向轉(zhuǎn)動的方式與所述導向件連接，當所述支撐體垂直于所述導向件的中心軸線時，所述支撐體的外邊緣到所述導向件的中心軸線的距離大于鉆孔的半徑，并且所述支撐體與所述導向件之間連接有彈性構(gòu)件。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，還包括外部監(jiān)控模塊，其設(shè)置于所述地下空間的外側(cè)，與所述計算統(tǒng)計模塊通信，獲取所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計的距離的變化量，同時還獲取所述反射臺的傾斜角度，當傾斜角度大于設(shè)定值時，所述外部監(jiān)控模塊發(fā)出報警提示。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述傾斜傳感器通過無線信號的方式與所述計算統(tǒng)計模塊通信。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述彈性構(gòu)件為壓縮彈簧。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光發(fā)射模塊包括有激光二極管。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光接收模塊包括有光電ニ極管。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光發(fā)射模塊還包括發(fā)射透鏡，其中，所述激光二極管位于所述發(fā)射透鏡的焦點處。所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置中，所述激光接收模塊還包括有接收透鏡，其中，所述光電ニ極管位于所述接收透鏡的焦點處。本發(fā)明中，上述計算統(tǒng)計模塊為微處理器。測量時，由激光二極管發(fā)射激光，激光被激光反射模塊反射后，被光電ニ極管接收。時間模塊檢濺激光發(fā)射與激光接收之間的時間間隔T，距離計算模塊利用上述時間間隔計算出距離。上述過程是在反射臺水平設(shè)置，也就是與激光的入射角垂直的情況下。實際上，激光反射模塊的反射臺很容易發(fā)生小角度的傾斜，此時，其傾角角度由傾角傳感器檢測。傾角傳感器與計算統(tǒng)計模塊通信，并將數(shù)據(jù)傳遞給計算統(tǒng)計模塊。當反射臺發(fā)射傾斜時，主要是激光的反射路徑會發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，其偏轉(zhuǎn)角度與反射臺的傾角角度e — 致，則考察待測距離時，應(yīng)利用激光由激光發(fā)射模塊到達激光反射模塊的單程時間t來計算。計算公式如下
權(quán)利要求
1.一種用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，包括激光測量単元，其包括激光發(fā)射模塊和激光接收模塊，其中，所述激光測量單元設(shè)置于地下空間的待測距兩端中的ー個端部處，且在該ー個端部處固設(shè)有向另ー個端部方向延伸的導向件，所述激光測量單元可拆卸地連接于該導向件，并使所述激光發(fā)射模塊發(fā)射的激光光路延向另一個端部方向延伸；激光反射模塊，其包括有反射臺和調(diào)平機構(gòu)，其中，所述反射臺設(shè)置于地下空間的待測距兩端中的另一端部處，所述反射臺連接有ー檢測所述反射臺的傾斜角度的傾角傳感器， 所述調(diào)平機構(gòu)包括三個具有等距螺紋的螺桿，所述反射臺通過所述螺桿固定于ー水平設(shè)置的支撐底座上，所述反射臺與所述三個螺桿為固定連接，所述三個螺桿相對于所述反射臺表面上的ー個圓均勻分布，所述支撐底座具有供所述螺桿旋進旋出的、與所述螺桿螺紋配合的螺紋孔；時間模塊，其與所述激光測量單元通信連接，在所述激光發(fā)射模塊發(fā)射激光時以及所述激光接收模塊接收激光時生成時間信號；計算統(tǒng)計模塊，其與所述時間模塊通信連接，接收所述時間模塊的時間信號，并得出激光由所述激光發(fā)射模塊發(fā)出到被激光接收模塊接收的往返時間T，所述計算統(tǒng)計模塊還與所述傾角傳感器通信連接，接收所述傾角傳感器的傾角信號，所述計算統(tǒng)計模塊根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，得出激光由激光發(fā)射模塊發(fā)出到達所述激光反射模塊的單程時間t，則所述地下空間的待測距兩端之間的距離為兩倍的單程時間乘以激光的傳播速度，所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計距離的變化量，所述計算統(tǒng)計模塊還根據(jù)所述反射臺的傾斜角度，判斷所述反射臺與所述三個螺桿的連接部位中相對于同一水平面位于最低點的連接部位所對應(yīng)的螺桿，并計算另兩個螺桿需要向下移動的距離，該距離以螺紋個數(shù)的形式表示。
2.如權(quán)利要求I所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，還包括 鉆孔，其設(shè)置在所述地下空間的待測距兩端中的ー個端部處，且所述鉆孔向所述另ー個端部方向延伸，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處。
3.如權(quán)利要求2所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述導向件通過插入固定在該鉆孔中而固設(shè)在該ー個端部處，是通過以下方式實現(xiàn)的，所述導向件具有三個支撐體，所述三個支撐體相對所述導向件的軸線均勻分布，所述支撐體的外邊緣至所述導向件的中心軸線的距離相等，所述支撐體以當所述導向件伸入所述鉆孔時可以向與所述導向件的前進方向相反的方向轉(zhuǎn)動的方式與所述導向件連接，當所述支撐體垂直于所述導向件的中心軸線時，所述支撐體的外邊緣到所述導向件的中心軸線的距離大于鉆孔的半徑，并且所述支撐體與所述導向件之間連接有彈性構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求I所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，還包括 外部監(jiān)控模塊，其設(shè)置于所述地下空間的外側(cè)，與所述計算統(tǒng)計模塊通信，獲取所述計算統(tǒng)計模塊統(tǒng)計的距離的變化量，同時還獲取所述反射臺的傾斜角度，當傾斜角度大于設(shè)定值吋，所述外部監(jiān)控模塊發(fā)出報警提示。
5.如權(quán)利要求I所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述傾斜傳感器通過無線信號的方式與所述計算統(tǒng)計模塊通信。
6.如權(quán)利要求3所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述彈性構(gòu)件為壓縮彈簧。
7.如權(quán)利要求I所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射模塊包括有激光二極管。
8.如權(quán)利要求I所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述激光接收模塊包括有光電ニ極管。
9.如權(quán)利要求7所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述激光發(fā)射模塊還包括發(fā)射透鏡，其中，所述激光二極管位于所述發(fā)射透鏡的焦點處。
10.如權(quán)利要求8所述的用于測量地下空間相對變化量的裝置，其特征在于，所述激光接收模塊還包括有接收透鏡，其中，所述光電ニ極管位于所述接收透鏡的焦點處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測量地下空間相對變化量的裝置，本發(fā)明的測量裝置中的計算統(tǒng)計模塊在數(shù)據(jù)處理過程中，將反射臺的傾斜角度考慮在內(nèi)，從而對計算結(jié)果進行修正，獲得較為準確的測量數(shù)據(jù)。另一方面，當技術(shù)人員對反射臺進行調(diào)整時，計算統(tǒng)計模塊可以根據(jù)傾斜角度計算出需要對哪個螺栓以及每個螺栓的旋入距離，以幫助技術(shù)人員快速調(diào)平，保證測量精度。
文檔編號G01C15/00GK102607540SQ20121007107
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者吳志剛, 吳擁政, 康紅普, 張占濤, 汪占領(lǐng), 鞠文君 申請人:天地科技股份有限公司