CN219733381U - 一种平洞施工的智能导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种平洞施工的智能导向装置，包括有机箱，机箱底部经转向机构连接有激光测距仪，机箱内部设置有为显示器、角度传感器、控制器和微处理器，微处理器分别与激光测距仪、显示器和角度传感器电性连接，控制器分别与角度传感器和转向机构电性连接。本实用新型能自动测量、计算和控制仪器转动，使用更加智能、高效、灵活、方便、快捷，且仪器便携，仅需一人操作，省时省力。地质罗盘与激光测距仪安装一体，确保二者指向一致，当控制器故障时，可手动控制激光测距仪的转向。为保证硐室开挖的准确性和防止仪器被感染的情况，可在硐室周围安装多个仪器，形成工作群，确保顺利高效达到工程目的。

Description

一种平洞施工的智能导向装置

技术领域

本实用新型涉及一种平洞施工的智能导向装置，属于水利水电工程地质勘察技术领域。

背景技术

平硐开挖属地质勘查领域，勘探平硐是地质人员了解勘探区岩体的完整性、裂隙组合类型、岩溶发育规模等系列问题的重要手段。目前，在平硐方向和深度控制方面暂无明确的规定及规范要求，传统方法主要通过人工操作地质罗盘和皮尺来进行控制。具体测量方式为：在硐口中点和掌子面中点各站一人，两人手握同一皮尺，测量时二人将皮尺拉直，硐口处人员将地质基准线与皮尺拉伸方向对齐，此时可根据罗盘指向读取平硐方向，根据皮尺长度读取平硐深度。若硐深超过皮尺长度，则重复上述过程。若需调整硐向，则由掌子面处人员根据罗盘指向移动至所需位置。

传统方法在实际操作过程中，受人工操作、皮尺、罗盘和环境等因素的影响，测量结果与实际数据有一定差距。当平硐硐深较大时，在多次重复拉伸皮尺的过程中，人工很难控制每一次拉伸的皮尺均在同一条水平直线上，因此造成误差；硐深越大，重复操作次数越多，累计误差就越大，误差的累计则可能使平硐方向和深度出现较大偏差，导致平硐在施工过程中打偏方向，不但无法达到工程目的，而且将造成极大的人力、物力和经济损失；另在平硐施工的过程中无法使用传统方法来指示硐向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种平洞施工的智能导向装置。用于克服现有技术中平硐施工中由于人工操作的不稳定性而无法准确把握硐向和硐深问题。以快速准确自动指示平硐走向和测量平硐深度，且该装置智能快捷、方便携带、操作简单，仅需一人操作即可，省时省力。能长时间工作，提高平硐施工质量和加快工作进度，并能准确高效地达到工程目的。

本实用新型的技术方案：一种平洞施工的智能导向装置，包括有机箱，机箱底部经转向机构连接有激光测距仪，机箱内部设置有为显示器、角度传感器、控制器和微处理器，微处理器分别与激光测距仪、显示器和角度传感器电性连接，控制器分别与角度传感器和转向机构电性连接。

前述的平洞施工的智能导向装置中，所述转向机构包括有空心支撑杆，空心支撑杆顶端与机箱底部固定连接，空心支撑杆下方外部转动固定套接有壳体，壳体另一端与激光测距仪固定连接，机箱内还设置有转向电机，转向电机的输出轴穿过空心支撑杆后与壳体内壁固定连接。

前述的平洞施工的智能导向装置中，所述微处理器包括数据输入模块、数据处理模块、数据输出模块，数据输入模块与激光测距仪和输入按钮电性连接，数据输出模块与显示器和角度传感器电性连接，微处理器、角度传感器、控制器和显示器均有相应接口，包括微处理器接口、角度传感器接口、控制器接口、显示器接口，电气连接线通过相应接口进将各器械行连接。

前述的平洞施工的智能导向装置中，所述激光测距仪包括激光发射器、激光接收器及距离计数器，激光测距仪顶部的安装平台上固定有地质罗盘，激光发射器位于激光测距仪前端面正中心，激光测距仪机身有一条中线为标记线，使用时标记线应与基准线处在同一竖直面上。

前述的平洞施工的智能导向装置中，所述地质罗盘包括表盘和表盖，表盖内嵌圆形镜面和基准线，表盖通过转轴与表盘相连接，表盘凹槽内设带有水准气泡的圆水准器、方位刻度和指针，指针通过指针转轴与表盘相连。

前述的平洞施工的智能导向装置中，所述机箱顶部设置有卡扣，卡扣上滑动卡接有固定板，卡扣为肋板和一端斜切的面板组成的T形卡扣；固定板包括顶板、带有滑槽的扣板和螺栓孔。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型能自动测量、计算和控制仪器转动，使用更加智能、高效、灵活、方便、快捷，且仪器便携，仅需一人操作，省时省力。地质罗盘与激光测距仪安装一体，确保二者指向一致，当控制器故障时，可手动控制激光测距仪的转向。为保证硐室开挖的准确性和防止仪器被感染的情况，可在硐室周围安装多个仪器，形成工作群，确保顺利高效达到工程目的。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型装置的使用状态示意图；

图3为本实用新型的机箱内部的结构示意图；

图4为本实用新型的激光测距仪的结构示意图；

图5为本实用新型的地质罗盘的结构示意图；

图6为本实用新型 固定装置的结构示意图。

附图标记：1-平硐、2-洞口、3-掌子面、4-智能导向装置、5-激光束、6-机箱、7-空心支撑杆、8-壳体、9-激光测距仪、10-输入按钮、11-地质罗盘、12-卡扣、13-固定板、14-机箱外壳、15-显示器、16-显示器接口、17-角度传感器、18-角度传感器接口、19-控制器、20-控制器接口、21-微处理器、22-微处理器接口、23-电气连接线、24-安装平台、25-激光发射器、26-激光接收器、27-标记线、28-表盘、29-表盖、30-转轴、31-圆水准器、32-水准气泡、33-指针、34-指针转轴、35-方位刻度、36-镜面、37-基准线、38-肋板、39-面板、40-扣板、41-滑槽、42-顶板、43-螺栓孔，44-转向电机。

附图标记：

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。

本实用新型的实施例：一种平洞施工的智能导向装置，如图1-6所述，本实用新型包括：机箱6、转向机构、微处理器21、角度传感器17、控制器19、激光测距仪9和显示器15。其中，微处理器21、角度传感器17、控制器19和显示器15均设置于机箱6内，显示器15的屏幕从机箱6的机箱外壳14上的开口外露出来；微处理器21通过接收激光测距仪9激光当前指向和平硐开挖方向的方位数据，自动计算激光当前指向与平硐开挖方向的水平角度差值与竖直角度的差值，然后将该计算结果输出至显示器15，该计算结果将同时由角度传感器17通过信号发送到控制器19，控制器19通过接收该反馈信号来控制转向机构的旋转；转向机构与激光测距仪9固定一体，通过转向机构的转动来确定激光测距仪9激光发射的方位，旋转至指定方向后激光测距仪9发射激光束5指示平硐开挖方向，还可测量平硐深度，即智能导向装置4至掌子面3的距离。

所述转向机构包括有空心支撑杆7，空心支撑杆7顶端与机箱6底部固定连接，空心支撑杆7下方外部转动固定套接有壳体8，即壳体8可以绕空心支撑杆7水平旋转但是无法上下移动，壳体8另一端与激光测距仪9固定连接，机箱6内还设置有转向电机44，转向电机44的输出轴穿过空心支撑杆7后与壳体8内壁固定连接，转向电机44与控制器19电性连接。空心支撑杆7内部的空腔便于导线穿过。控制器19接收到反馈信号后即可控制转向电机44工作，通过转向电机44带动壳体8旋转，从而带动激光测距仪9水平旋转至指定方向。

所述微处理器21包括数据输入模块、数据处理模块、数据输出模块，其中，数据输入模块用于接收激光测距仪9激光当前指示方向和平硐开挖方向，激光当前指示方向数据的输入可自动读取或通过输入按钮10进行手动输入，自动读取时是通过角度传感器17自动读取方位数据，平硐开挖方向数据手动输入即可；数据处理模块是根据接收的数据自动计算激光当前指示方向与平硐开挖方向的水平角度差值与竖直角度差值，该角度差值与输入数据一同传输到输出模块，而后由输出模块输出给显示器15，由此可实现将激光当前指向、平硐工作方向及二者的水平夹角与竖直夹角数值在显示器15上显示出来；同时，该角度差值将通过角度传感器17以信号的方式发射到控制器19。此外，微处理器21、角度传感器17、控制器19和显示器15均有相应接口包括微处理器接口22、角度传感器接口18、控制器接口20、显示器接口16，电气连接线23通过相应接口进将各器械行连接。

如图4所示，所述激光测距仪9包括激光发射器25、激光接收器26及距离计数器，可通过激光发射器25发射激光束5指示工作方位，同时配合激光接收器26和距离计数器便可测量平硐1深度；激光测距仪9顶部为地质罗盘的安装平台24，安装平台24的形状、尺寸与地质罗盘11轮廓形状、尺寸相吻合，可很好地固定地质罗盘11；激光测距仪9的激光发射器25位于激光测距仪9前端面正中心，机身有一条中线为标记线27，使用时标记线27应与基准线37处在同一竖直面上。

如图5所示，所述罗盘11包括表盘28和表盖29，表盖29内嵌圆形的镜面36和基准线37。表盖29通过转轴30与表盘相连接，表盘28凹槽内设带有水准气泡32的圆水准器31、方位刻度35和指针33，指针33为中间宽两边尖的菱形钢针，通过指针转轴34与表盘相连。

如图6所示，所述机箱6顶部设计卡扣12和固定板13，卡扣12为肋板38和一端斜切的面板39组成的T形卡扣，方便固定板13滑动卡入；固定板13包括顶板42、带有滑槽41的扣板40和螺栓孔43，卡扣12与固定板13配合可将该智能导向装置4平稳悬挂于平硐1顶部。

Claims (6)

1.一种平洞施工的智能导向装置，其特征在于：包括有机箱（6），机箱（6）底部经转向机构连接有激光测距仪（9），机箱（6）内部设置有为显示器（15）、角度传感器（17）、控制器（19）和微处理器（21），微处理器（21）分别与激光测距仪（9）、显示器（15）和角度传感器（17）电性连接，控制器（19）分别与角度传感器（17）和转向机构电性连接。

2.根据权利要求1所述的平洞施工的智能导向装置，其特征在于：所述转向机构包括有空心支撑杆（7），空心支撑杆（7）顶端与机箱（6）底部固定连接，空心支撑杆（7）下方外部转动固定套接有壳体（8），壳体（8）另一端与激光测距仪（9）固定连接，机箱（6）内还设置有转向电机（44），转向电机（44）的输出轴穿过空心支撑杆（7）后与壳体（8）内壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的平洞施工的智能导向装置，其特征在于：所述微处理器（21）包括数据输入模块、数据处理模块、数据输出模块，数据输入模块与激光测距仪（9）和输入按钮（10）电性连接，数据输出模块与显示器（15）和角度传感器（17）电性连接，微处理器（21）、角度传感器（17）、控制器（19）和显示器（15）均有相应接口，包括微处理器接口（22）、角度传感器接口（18）、控制器接口（20）、显示器接口（16），电气连接线（23）通过相应接口进将各器械行连接。

4.根据权利要求1所述的平洞施工的智能导向装置，其特征在于：所述激光测距仪（9）包括激光发射器（25）、激光接收器（26）及距离计数器，激光测距仪（9）顶部的安装平台（24）上固定有地质罗盘（11），激光发射器（25）位于激光测距仪（9）前端面正中心，激光测距仪（9）机身有一条中线为标记线（27），使用时标记线（27）应与基准线（37）处在同一竖直面上。

5.根据权利要求4所述的平洞施工的智能导向装置，其特征在于：所述地质罗盘（11）包括表盘（28）和表盖（29），表盖（29）内嵌圆形镜面（36）和基准线（37），表盖（29）通过转轴（30）与表盘（28）相连接，表盘（28）凹槽内设带有水准气泡（32）的圆水准器（31）、方位刻度（35）和指针（33），指针（33）通过指针转轴（34）与表盘（28）相连。

6.根据权利要求1所述的平洞施工的智能导向装置，其特征在于：所述机箱（6）顶部设置有卡扣（12），卡扣（12）上滑动卡接有固定板（13），卡扣（12）为肋板（38）和一端斜切的面板（39）组成的T形卡扣；固定板（13）包括顶板（42）、带有滑槽（41）的扣板（40）和螺栓孔（43）。