专利名称：一种用于测量地下空间相对变化量的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光测距领域，尤其涉及一种用于測量地下空间相对变化量的装置。
背景技术：
各种地下工程如煤矿、金属矿山或隧道工程中，工程开挖会导致围岩产生变形，地下空间也会随着时间发生变化。在煤矿中，顶板下沉是矿山压カ的外在表现形式，巷道表面位移则是最基本的巷道矿压监测内容。充填开采中，工作面顺槽的顶底板移近量大小反映了充填体对顶板下沉的控制效果。通过对顶底板之间移近量的大小的监控，可确定出合理的推进速度和充填步距。巷道表面位移——也即工作面顺槽的顶底板移近量——其测量仪器和方法均较多。简单的测量仪器有钢卷尺、测枪、收敛计等，測量方法有可采用十字布点法人工測量巷道的表面位移，上述仪器和方法可以只能用于静态測量，也就是测量某一时刻巷道的距离， 不适用于动态地、连续地測量。而常见的动态测量仪则通常包括测杆、套筒、弹簧以及位移測量装置，测量过程中，动态测量仪的两端需要分别与巷道的两端接触，占据了巷道空间， 具有使用不方便的缺点。利用激光测距技木，则可以克服上述技术方案的缺陷。激光测距准确度高，并且不占用巷道空间。但是仍然存在一定的问题。激光反射模块被単独固定在巷道内适当的位置上，其反射台用于反射激光，当反射台发生倾斜时，会给测量精度带来较大影响，而技术人员也很难做到实时的维修。

发明内容
针对上述技术问题，本发明设计开发了一种用于測量地下空间相对变化量的装置。本发明的ー个目的在于，提供一种可以准确测量地下空间相对变化量的装置。计算统计模块在数据处理过程中，将反射台的倾斜角度考虑在内，从而对计算结果进行修正， 获得较为准确的測量数据。另ー方面，当技术人员对反射台进行调整吋，计算统计模块可以根据倾斜角度计算出需要对哪个螺栓以及每个螺栓的旋入距离，以帮助技术人员快速调平，保证测量精度。本发明提供的技术方案为ー种用于测量地下空间相对变化量的装置,包括激光测量単元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光測量单元设置于地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸；激光反射模块，其包括有反射台和调平机构，其中，所述反射台设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处，所述反射台连接有ー检测所述反射台的倾斜角度的倾角传感器，所述调平机构包括三个具有等距螺纹的螺杆，所述反射台通过所述螺杆固定于ー水平设置的支撑底座上，所述反射台与所述三个螺杆为固定连接，所述三个螺杆相对于所述反射台表面上的ー个圆均匀分布，所述支撑底座具有供所述螺杆旋进旋出的、与所述螺杆螺纹配合的螺纹孔；时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射模块发射激光时以及所述激光接收模块接收激光时生成时间信号；计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，并得出激光由所述激光发射模块发出到被激光接收模块接收的往返时间T，所述计算统计模块还与所述倾角传感器通信连接，接收所述倾角传感器的倾角信号，所述计算统计模块根据所述反射台的倾斜角度，得出激光由激光发射模块发出到达所述激光反射模块的单程时间 t，则所述地下空间的待测距两端之间的距离为两倍的单程时间乘以激光的传播速度，所述计算统计模块统计距离的变化量，所述计算统计模块还根据所述反射台的倾斜角度，判断所述反射台与所述三个螺杆的连接部位中相对于同一水平面位于最低点的连接部位所对应的螺杆，并计算另两个螺杆需要向下移动的距离，该距离以螺纹个数的形式表示。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括钻孔，其设置在所述地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的，所述导向件具有三个支撑体，所述三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布， 所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接，当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径，并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括外部监控模块，其设置于所述地下空间的外侧，与所述计算统计模块通信，获取所述计算统计模块统计的距离的变化量，同时还获取所述反射台的倾斜角度，当倾斜角度大于设定值时，所述外部监控模块发出报警提示。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述倾斜传感器通过无线信号的方式与所述计算统计模块通信。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述弹性构件为压缩弹黃。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块包
括有激光二极管。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。优选的是，所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。本发明所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中的计算统计模块在数据处理过程中，将反射台的倾斜角度考虑在内，从而对计算结果进行修正，获得较为准确的測量数据。另ー方面，当技术人员对反射台进行调整时，计算统计模块可以根据倾斜角度计算出需要对哪个螺栓以及每个螺栓的旋入距离，以帮助技术人员快速调平，保证测量精度。


图I为本发明所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的安装结构示意图。图2为本发明所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的结构示意图。图3为本发明所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的导向件的结构示意图。图4为本发明所述的用于测量地下空间相对变化量的装置的激光反射模块的调平机构的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进ー步的详细说明，以令本领域技术人员參照说明书文字能够据以实施。如图I、图2、图3和图4所示，本发明提供ー种用于溅量地下空间相对变化量的装置，包括激光测量単元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光測量单元设置于地下空间的待溅距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸；激光反射模块3，其包括有反射台32和调平机构，其中，所述反射台设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处，所述反射台连接有ー检测所述反射台的倾斜角度的倾角传感器，所述调平机构包括三个具有等距螺纹的螺杆31，所述反射台通过所述螺杆固定于ー水平设置的支撑底座33上，所述反射台与所述三个螺杆为固定连接，所述三个螺杆相对于所述反射台表面上的ー个圆均匀分布，所述支撑底座具有供所述螺杆旋进旋出的、与所述螺杆螺纹配合的螺纹孔；时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射模块发射激光时以及所述激光接收模块接收激光时生成时间信号；计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，并得出激光由所述激光发射模块发出到被激光接收模块接收的往返时间T，所述计算统计模块还与所述倾角传感器通信连接，接收所述倾角传感器的倾角信号，所述计算统计模块根据所述反射台的倾斜角度，得出激光由激光发射模块发出到达所述激光反射模块的单程时间t， 则所述地下空间的待测距两端之间的距离为两倍的单程时间乘以激光的传播速度，所述计算统计模块统计距离的变化量，所述计算统计模块还根据所述反射台的倾斜角度，判断所述反射台与所述三个螺杆的连接部位中相对于同一水平面位于最低点的连接部位所对应的螺杆，并计算另两个螺杆需要向下移动的距离，该距离以螺纹个数的形式表示。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括钻孔，其设置在所述地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的，所述导向件具有三个支撑体，所述三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布，所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接，当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径，并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，还包括外部监控模块，其设置于所述地下空间的外側，与所述计算统计模块通信，获取所述计算统计模块统计的距离的变化量，同时还获取所述反射台的倾斜角度，当倾斜角度大于设定值时，所述外部监控模块发出报警提示。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述倾斜传感器通过无线信号的方式与所述计算统计模块通信。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述弹性构件为压缩弹簧。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块包括有激光二极管。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。所述的用于测量地下空间相对变化量的装置中，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。本发明中，上述计算统计模块为微处理器。测量时，由激光二极管发射激光，激光被激光反射模块反射后，被光电ニ极管接收。时间模块检溅激光发射与激光接收之间的时间间隔T，距离计算模块利用上述时间间隔计算出距离。上述过程是在反射台水平设置，也就是与激光的入射角垂直的情况下。实际上，激光反射模块的反射台很容易发生小角度的倾斜，此时，其倾角角度由倾角传感器检測。倾角传感器与计算统计模块通信，并将数据传递给计算统计模块。当反射台发射倾斜时，主要是激光的反射路径会发生一定角度的偏转，其偏转角度与反射台的倾角角度e — 致，则考察待测距离时，应利用激光由激光发射模块到达激光反射模块的单程时间t来计算。计算公式如下
权利要求
1.一种用于測量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，包括激光测量単元，其包括激光发射模块和激光接收模块，其中，所述激光测量单元设置于地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且在该ー个端部处固设有向另ー个端部方向延伸的导向件，所述激光测量单元可拆卸地连接于该导向件，并使所述激光发射模块发射的激光光路延向另一个端部方向延伸；激光反射模块，其包括有反射台和调平机构，其中，所述反射台设置于地下空间的待测距两端中的另一端部处，所述反射台连接有ー检测所述反射台的倾斜角度的倾角传感器， 所述调平机构包括三个具有等距螺纹的螺杆，所述反射台通过所述螺杆固定于ー水平设置的支撑底座上，所述反射台与所述三个螺杆为固定连接，所述三个螺杆相对于所述反射台表面上的ー个圆均匀分布，所述支撑底座具有供所述螺杆旋进旋出的、与所述螺杆螺纹配合的螺纹孔；时间模块，其与所述激光测量单元通信连接，在所述激光发射模块发射激光时以及所述激光接收模块接收激光时生成时间信号；计算统计模块，其与所述时间模块通信连接，接收所述时间模块的时间信号，并得出激光由所述激光发射模块发出到被激光接收模块接收的往返时间T，所述计算统计模块还与所述倾角传感器通信连接，接收所述倾角传感器的倾角信号，所述计算统计模块根据所述反射台的倾斜角度，得出激光由激光发射模块发出到达所述激光反射模块的单程时间t，则所述地下空间的待测距两端之间的距离为两倍的单程时间乘以激光的传播速度，所述计算统计模块统计距离的变化量，所述计算统计模块还根据所述反射台的倾斜角度，判断所述反射台与所述三个螺杆的连接部位中相对于同一水平面位于最低点的连接部位所对应的螺杆，并计算另两个螺杆需要向下移动的距离，该距离以螺纹个数的形式表示。
2.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，还包括 钻孔，其设置在所述地下空间的待测距两端中的ー个端部处，且所述钻孔向所述另ー个端部方向延伸，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处。
3.如权利要求2所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述导向件通过插入固定在该钻孔中而固设在该ー个端部处，是通过以下方式实现的，所述导向件具有三个支撑体，所述三个支撑体相对所述导向件的轴线均匀分布，所述支撑体的外边缘至所述导向件的中心轴线的距离相等，所述支撑体以当所述导向件伸入所述钻孔时可以向与所述导向件的前进方向相反的方向转动的方式与所述导向件连接，当所述支撑体垂直于所述导向件的中心轴线时，所述支撑体的外边缘到所述导向件的中心轴线的距离大于钻孔的半径，并且所述支撑体与所述导向件之间连接有弹性构件。
4.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，还包括 外部监控模块，其设置于所述地下空间的外侧，与所述计算统计模块通信，获取所述计算统计模块统计的距离的变化量，同时还获取所述反射台的倾斜角度，当倾斜角度大于设定值吋，所述外部监控模块发出报警提示。
5.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述倾斜传感器通过无线信号的方式与所述计算统计模块通信。
6.如权利要求3所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述弹性构件为压缩弹簧。
7.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光发射模块包括有激光二极管。
8.如权利要求I所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光接收模块包括有光电ニ极管。
9.如权利要求7所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光发射模块还包括发射透镜，其中，所述激光二极管位于所述发射透镜的焦点处。
10.如权利要求8所述的用于测量地下空间相对变化量的装置，其特征在于，所述激光接收模块还包括有接收透镜，其中，所述光电ニ极管位于所述接收透镜的焦点处。
全文摘要
本发明公开了一种用于测量地下空间相对变化量的装置，本发明的测量装置中的计算统计模块在数据处理过程中，将反射台的倾斜角度考虑在内，从而对计算结果进行修正，获得较为准确的测量数据。另一方面，当技术人员对反射台进行调整时，计算统计模块可以根据倾斜角度计算出需要对哪个螺栓以及每个螺栓的旋入距离，以帮助技术人员快速调平，保证测量精度。
文档编号G01C15/00GK102607540SQ20121007107
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者吴志刚, 吴拥政, 康红普, 张占涛, 汪占领, 鞠文君 申请人:天地科技股份有限公司