專利名稱：激光指向測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種隧洞、礦井掘進工程中用于巷道指向標定、進尺測量和安全 距離監(jiān)測的儀器，具體涉及一種兼具激光指向和測距的儀器。
背景技術(shù)：
煤礦掘進工程中，巷道的掘進方向和掘進距離是涉及工程安全和工程進度的兩個 重要的技術(shù)參數(shù)。舉例來說，掘進方向錯誤，輕則影響工程進度，重則對于巷道的多頭掘進， 易造成誤貫通；而掘進距離掌控不好，易造成誤入水區(qū)、老空區(qū)、瓦斯突出煤層等危險區(qū)域， 使整個礦井和人員處于危險境地，對于探水位置控制不準可能引起水災(zāi)，造成淹沒礦井、傷 亡人員的事故。為了掌控掘進方向和掘進距離，傳統(tǒng)的方法是采用人工方式實地測量，如對于巷 道進尺的測量和對工作面推進距離的測量等，一方面占用大量的人員，增加了成本，且效率 低下；另一方面，增加了測量人員的危險，容易造成安全事故。派大量的人力進行實地的測量。隨著近年煤礦掘進工程的機械化水平的提高，掘進速度大大加快，盡管激光指向 和激光測距過程中都引人了相應(yīng)的測量儀器，一定程度地提高了施工速度，但在該過程中 的人工工作量仍然很大，且激光指向與激光測距采用兩種儀器分開進行，隨著掘進的繼續(xù)， 上述檢測儀器的安裝位置需頻繁改變，因此安裝工作量大，僅通過增加實地測量的人力還 是不能與掘進速度相適應(yīng)，不利于對被測參數(shù)的有效測量、及時掌握以及有效控制。

實用新型內(nèi)容為了解決上述矛盾，本實用新型提供了一種激光指向測距儀，兼具激光指向和激 光測距功能，在隧洞或礦井的掘進過程中可極大地減少測量儀器的安裝次數(shù)，從而減少工 作量，提高作業(yè)效率。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種激光指向測距儀，包括激光指向模塊、激光測距模塊和中央處理單元，所述激 光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸入端與所述中央處理單元的控制信號輸出端連 接，所述激光測距模塊的接收信號輸出端與所述中央處理單元的接收信號輸入端連接。所述激光指向測距儀還可以包括激光發(fā)射器和激光接收器，所述激光指向模塊和 激光測距模塊的控制信號輸出端可以連接所述激光發(fā)射器的控制信號輸入端，所述激光接 收器的接收信號輸出端可以連接所述激光測距模塊的接收信號輸入端，所述激光發(fā)射器和 激光接收器可以內(nèi)置于所述激光指向測距儀本體的隔爆腔室內(nèi)。所述激光指向測距儀還可以包括用于設(shè)定所述激光指向模塊和激光測距模塊控 制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光的時間的時間控制模塊，所述時間控制模塊可以與所述中央處
理單元連接。所述激光指向測距儀還可以包括旋轉(zhuǎn)云臺，所述激光發(fā)射器、激光接收器、激光指向模塊和激光測距模塊可以固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)云臺上。所述旋轉(zhuǎn)云臺優(yōu)選為水平位姿和俯仰位姿可調(diào)的二維轉(zhuǎn)臺。所述旋轉(zhuǎn)云臺優(yōu)選為電動旋轉(zhuǎn)云臺，所述旋轉(zhuǎn)云臺的每個方向的轉(zhuǎn)軸的末端可以 設(shè)有角度編碼器。所述激光發(fā)射器的數(shù)量可以為兩個，所述兩個激光發(fā)射器的控制信號輸出端可以 分別連接所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸入端。所述激光指向測距儀可以設(shè)有用于為所述激光指向模塊、激光測距模塊、時間控 制模塊和中央處理單元供電的電源模塊。所述激光指向測距儀還可以設(shè)有用于連接攝像機的圖像信息通信接口和用于連 接計算機的數(shù)據(jù)信息通信接口，所述圖像信息通信接口和所述數(shù)據(jù)信息通信接口均與所述 中央處理單元的相對應(yīng)的接口連接。所述激光指向測距儀還可以設(shè)有無線通信模塊，所述無線通信模塊與所述中央處 理單元有線連接。本實用新型的有益效果是由于本實用新型同時具有激光指向和激光測距功能，用一臺測量儀器即可完成兩 項測量作業(yè)，相應(yīng)地減少了測量儀器的安裝工作量，提高測量作業(yè)的效率。由于本實用新型本體安裝在二維轉(zhuǎn)臺上，可借助對該轉(zhuǎn)臺的位姿的閉環(huán)控制，容 易地調(diào)節(jié)和控制激光發(fā)射角度。由于設(shè)置有數(shù)據(jù)信息通信接口和圖像信息通信接口，使得該激光指向測距儀可連 接計算機和圖像監(jiān)控設(shè)備，從而實現(xiàn)激光發(fā)射的自動控制和測量結(jié)果的及時反饋、存儲和 統(tǒng)計、分析等，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)與圖像監(jiān)控的聯(lián)合監(jiān)控。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種激光指向測距儀1，包括激光指向模塊2、激光測距模塊3和中央 處理單元4，所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸入端與所述中央處理單元的 控制信號輸出端連接，用以接收來自所述中央處理單元的控制信號，所述激光測距模塊的 接收信號輸出端與所述中央處理單元的接收信號輸入端連接，用以將接收的激光反射信號 傳遞給所述中央處理單元。所述激光指向模塊和激光測距模塊可以通過支架各自活動連接 至激光指向測距儀本體上。所述活動連接可以采用現(xiàn)有技術(shù)條件下各種活動連接方式連 接，以實現(xiàn)其各自獨立的位姿微調(diào)，也可以使所述激光指向模塊和激光測距模塊的相對位 置固定，以實現(xiàn)二者相對所述激光指向測距儀本體的同步微調(diào)。由于將激光指向和激光測 距集成在一臺測量設(shè)備上，實現(xiàn)了一機多用，降低了設(shè)備投資，還減少了設(shè)備安裝工作量， 因此提高了工作效率。所述激光指向測距儀可以包括激光發(fā)射器5和激光接收器6，所述激光指向模塊 和激光測距模塊的控制信號輸出端連接所述激光發(fā)射器的控制信號輸入端，用以控制所述 激光發(fā)射器發(fā)射激光，所述激光接收器的接收信號輸出端連接所述激光測距模塊的接收信號輸入端，用以將接收的激光反射信號傳輸給所述激光測距模塊，所述激光發(fā)射器和激光 接收器內(nèi)置于所述激光指向測距儀本體的隔爆腔室內(nèi)。為使所述激光指向測距儀既能實現(xiàn) 指向功能又能實現(xiàn)測距功能，所述激光發(fā)射器發(fā)射的激光為可見光。所述激光指向測距儀還可以包括用于設(shè)定所述激光指向模塊和激光測距模塊控 制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光的時間的時間控制模塊7，所述時間控制模塊與所述中央處理 單元連接。通過所述時間控制模塊可以設(shè)定所述激光指向測距儀每隔一定時間(1秒至任 意長時間)進行指向和/或測距，即每隔一定時間(1秒至任意長時間)由中央處理單元控 制所述激光指向模塊或激光測距模塊工作，控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光。所述激光指向測距儀本體可以通過現(xiàn)有的單/雙錨桿安裝在巷道的頂棚或側(cè)壁 上，并借助其與錨桿的多方向可調(diào)的活動連接對激光指向測距儀的位姿進行粗調(diào)。本實用 新型優(yōu)選將所述激光指向測距儀的激光發(fā)射器、激光接收器、激光指向模塊和激光測距模 塊安裝在旋轉(zhuǎn)云臺上。所述旋轉(zhuǎn)云臺優(yōu)選為水平位姿和俯仰位姿可調(diào)的二維轉(zhuǎn)臺。所述旋轉(zhuǎn)云臺優(yōu)選為電動旋轉(zhuǎn)云臺，所述旋轉(zhuǎn)云臺的各個方向的軸可采用各自適 宜的電機帶動旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選為步進電機或伺服電機，所述旋轉(zhuǎn)云臺的每個方向的轉(zhuǎn)軸的末端 可以設(shè)有角度編碼器，用于檢測旋轉(zhuǎn)云臺的實際轉(zhuǎn)角，該實際轉(zhuǎn)角反饋至所述旋轉(zhuǎn)云臺的 控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對轉(zhuǎn)角的閉環(huán)控制。該角度編碼器的檢測結(jié)果具有方向性，因此便于旋轉(zhuǎn) 反向的鑒別。所述激光指向測距儀還可以設(shè)有現(xiàn)有激光指向儀上通常所采用的各種機械式微 調(diào)結(jié)構(gòu)，用于微調(diào)激光發(fā)射的角度和方向。當(dāng)上述旋轉(zhuǎn)云臺的精度足夠高時，對所述旋轉(zhuǎn)云 臺的位姿的控制基本可以代替對所述激光指向測距儀的微調(diào)，且調(diào)節(jié)方便、結(jié)果穩(wěn)定，則所 述激光指向測距儀本體上的傳統(tǒng)的機械式微調(diào)結(jié)構(gòu)可主要用于機械調(diào)零等校正。所述激光發(fā)射器的數(shù)量可以是兩個，所述兩個激光發(fā)射器的控制信號輸入端可以 分別連接所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸出端，分別用于發(fā)射指向激光和 測距激光，此時用于發(fā)射指向激光的激光發(fā)射器發(fā)射的激光為可見光，用于發(fā)射測距激光 的激光發(fā)射器發(fā)射的激光可以為可見光也可以為不可見光。所述激光指向測距儀本體內(nèi)還設(shè)有用于為所述激光指向模塊、激光測距模塊、時 間控制模塊和中央處理單元供電的電源模塊8。所述激光指向測距儀本體上設(shè)有用于連接攝像機9的圖像信息通信接口和用于 連接計算機的數(shù)據(jù)信息通信接口，所述圖像信息通信接口和所述數(shù)據(jù)信息通信接口均與所 述中央處理單元的相對應(yīng)的接口連接。所述圖像信息通信接口可用于連接計算機等上位控 制機，管理人員可通過該上位控制機中安裝的專用軟件，控制所述激光指向測距儀進行指 向和測距操作，并可以存儲監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)，便于對數(shù)據(jù)的匯總、統(tǒng)計、報表、打印和查詢等操 作，從而實現(xiàn)“收尺”的自動化，極大地提高了工作效率，又有利于保證煤礦的安全生產(chǎn)。所述圖像信息通信接口可用于連接圖像監(jiān)控設(shè)備，如攝像機、攝像頭等，所述圖像 監(jiān)控設(shè)備采集的圖像信息可以通過所述激光指向測距儀中的單片機傳輸給所述上位控制 機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息和圖像信息的聯(lián)合監(jiān)控。所述激光指向測距儀還可以包括顯示屏，用以顯示所述激光指向測距儀的測量結(jié)
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5[0034]本實用新型的所述激光指向測距儀可以同地面上的上位控制機連接組成一個自 動指向和測距的監(jiān)控系統(tǒng)，且該系統(tǒng)中所述激光指向測距儀的數(shù)量可以是多個，通過所述 上位控制機實現(xiàn)對多個工作地點的指向和測距的自動監(jiān)控。所述激光指向測距儀本體上還可以設(shè)有無線通信模塊10，所述無線通信模塊與所 述中央處理單元有線連接。所述無線通信模塊包含無線發(fā)射和無線接收模塊，所述無線通 信模塊可用于同一個現(xiàn)場測量人員使用的無線控制裝置進行無線通信。一個所述無線控制 裝置可對應(yīng)控制一個或多個所述激光指向測距儀，從而實現(xiàn)具有特定權(quán)限的人員操作多處 設(shè)置的多個激光指向測距儀進行不同地點的激光指向和激光測距操作。本實用新型的工作過程可以通過地面主機或測量現(xiàn)場的無線控制裝置分別對所 述激光指向測距儀實施遠程和本地?zé)o線控制，所述中央處理單元對接收的命令進行解析， 然后依據(jù)該命令是針對指向作業(yè)還是測距作業(yè)，發(fā)送至相應(yīng)的激光指向模塊或激光測距模 塊，這兩個模塊再分別向激光發(fā)射器發(fā)出激光發(fā)射指令，對于指向作業(yè)而言，一個自動指向 過程完成；對于測距作業(yè)而言，激光發(fā)射時，激光測距模塊記錄激光發(fā)射時間，激光接收器 等待接收反射的激光，接收時，激光測距模塊記錄激光接收時間，然后激光測距模塊再將激 光往返時間數(shù)據(jù)傳送給中央處理單元，由中央控制單元計算出距離的測量值回送地面主機 或無線控制裝置，或在激光指向測距儀上的顯示屏顯示，從而完成一個自動實時測距過程。
權(quán)利要求一種激光指向測距儀，其特征在于包括激光指向模塊、激光測距模塊和中央處理單元，所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸入端與所述中央處理單元的控制信號輸出端連接，所述激光測距模塊的接收信號輸出端與所述中央處理單元的接收信號輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光指向測距儀，其特征在于其還包括激光發(fā)射器和激光接 收器，所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸出端連接所述激光發(fā)射器的控制信 號輸入端，所述激光接收器的接收信號輸出端連接所述激光測距模塊的接收信號輸入端， 所述激光發(fā)射器和激光接收器內(nèi)置于所述激光指向測距儀本體的隔爆腔室內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光指向測距儀，其特征在于其還包括用于設(shè)定所述激光指 向模塊和激光測距模塊控制所述激光發(fā)射器發(fā)射激光的時間的時間控制模塊，所述時間控 制模塊與所述中央處理單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光指向測距儀，其特征在于所述激光指向測距儀還包括旋 轉(zhuǎn)云臺，所述激光發(fā)射器、激光接收器、激光指向模塊和激光測距模塊固定安裝在所述旋轉(zhuǎn) 石臺上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光指向測距儀，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)云臺為水平位姿和俯 仰位姿可調(diào)的二維轉(zhuǎn)臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光指向測距儀，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)云臺為電動旋轉(zhuǎn)云 臺，所述旋轉(zhuǎn)云臺的每個方向的轉(zhuǎn)軸的末端設(shè)有角度編碼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一權(quán)利要求所述的激光指向測距儀，其特征在于所述激光發(fā) 射器的數(shù)量為兩個，所述兩個激光發(fā)射器的控制信號輸入端分別連接所述激光指向模塊和 激光測距模塊的控制信號輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光指向測距儀，其特征在于所述激光指向測距儀設(shè)有用于 為所述激光指向模塊、激光測距模塊、時間控制模塊和中央處理單元供電的電源模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光指向測距儀，其特征在于所述激光指向測距儀還設(shè)有用 于連接攝像機的圖像信息通信接口和用于連接計算機的數(shù)據(jù)信息通信接口，所述圖像信息 通信接口和所述數(shù)據(jù)信息通信接口均與所述中央處理單元的相對應(yīng)的接口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光指向測距儀，其特征在于所述激光指向測距儀還設(shè)有 無線通信模塊，所述無線通信模塊與所述中央處理單元有線連接。
專利摘要本實用新型涉及一種激光指向測距儀，包括激光指向模塊、激光測距模塊和和中央處理單元，所述激光指向模塊和激光測距模塊的控制信號輸入端與所述中央處理單元的控制信號輸出端連接，所述激光測距模塊的接收信號輸出端與所述中央處理單元的接收信號輸入端連接。所述激光指向模塊和激光測距模塊連接有激光發(fā)射器，所述激光測距模塊還連接有激光接收器，所述激光發(fā)射器、激光接收器、激光指向模塊和激光測距模塊固定安裝在旋轉(zhuǎn)云臺上。本實用新型兼具激光指向和激光測距功能，在隧洞或礦井的掘進過程中可極大地減少測量儀器的安裝次數(shù)，從而減少工作量，提高作業(yè)效率?？山柚鷮υ撧D(zhuǎn)臺的位姿的閉環(huán)控制，自動調(diào)節(jié)和控制激光發(fā)射角度。
文檔編號G01S17/08GK201748924SQ201020258048
公開日2011年2月16日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者武立文, 毛允德 申請人:毛允德