CN103835724A - 巷道轮廓发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种巷道轮廓发生装置，所述发生装置包括：光影发生器、距离测量装置；所述光影发生器包括主控电路、第一发光组件、发光调节机构，主控电路分别与第一发光组件、发光调节机构连接，发光调节机构与第一发光组件连接；所述距离测量装置用以测量光影发生器距离巷道尽头的距离信号，并将测量到的距离信号发送至主控电路；所述第一发光组件用以发出光源；所述发光调节机构用以调节第一发光组件的发射角度。本发明提出的巷道轮廓发生装置，可把巷道轮廓用多点激光的方式照射到巷道尽头，形成可见的巷道轮廓光点，使掘进机在井下工作时，相关人员可以方便的观察巷道尽头的情况，从而帮助掘进机操控人员提高掘进机的切割精度，提高掘进效率。

Description

巷道轮廓发生装置

技术领域

本发明属于采煤机辅助设备技术领域，涉及一种轮廓发生装置，尤其涉及一种巷道轮廓发生装置。

背景技术

掘进机在井下工作时可视条件恶劣，再加上掘进机工作时喷雾及切割粉尘很大，造成的视线极差。在这样的视线条件下，为了保障巷道掘进质量达到要求，掘进机司机必须要时刻注意掘进机切割头的掘进位置，以保证掘进出预定的巷道形状。

这就导致掘进机司机要不停的变换位置观察，同时用探灯不停的跟踪照射巷道尽头。即使这样，也不能保证看得清楚，并且有部分盲区，大大影响了掘进巷道的成型精确度，增加了劳动强度，也间接影响了掘进效率。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的掘进方式，以克服现有掘进方式的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种巷道轮廓发生装置，可把巷道轮廓用多点激光的方式照射到巷道尽头，形成可见的巷道轮廓光点，使掘进机在井下工作时，相关人员可以方便的观察巷道尽头的情况，从而帮助掘进机操控人员提高掘进机的切割精度，提高掘进效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种巷道轮廓发生装置，所述发生装置包括：光影发生器、距离测量装置；

所述光影发生器包括主控电路、第一发光组件、发光调节机构，主控电路分别与第一发光组件、发光调节机构连接，发光调节机构与第一发光组件连接；

所述距离测量装置用以测量光影发生器距离巷道尽头的距离信号，并将测量到的距离信号发送至主控电路；

所述第一发光组件用以发出光源；所述发光调节机构用以调节第一发光组件的发射角度。

作为本发明的一种优选方案，所述主控电路设有角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L、轮廓的宽度H计算第一发光组件的水平发射角度A；根据tan A=H/2L得到水平发射角度A，从而得到在水平方向上需要调节的角度。

作为本发明的一种优选方案，所述主控电路设有第二角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L2、光影发生器到巷道顶部的距离为H2、巷道轮廓与实际的巷道顶部距离为常数J计算第一发光组件的垂直发射角度B；根据tan B=（H2-J）/L2得到垂直发射角度B，从而得到在垂直方向上需要调节的角度。

作为本发明的一种优选方案，所述光影发生器为激光发生器或投影装置。

作为本发明的一种优选方案，所述光影发生器还包括与主控电路连接的第二发光组件，第二发光组件为准直激光发生器；第一发光组件生成轮廓线，第二发光组件发出的激光位于轮廓线中间；

第二发光组件发出的激光强度比第一发光组件发出的激光强，或者/并且两者的颜色不同。

作为本发明的一种优选方案，所述第一发光组件为轮廓激光发生器；所述发光调节机构包括电机、上下调节机构；

所述轮廓激光发生器的一端通过固定支点固定，另一端连接上下调节机构；所述电机连接上下调节机构，驱动上下调节机构调节轮廓激光发生器。

作为本发明的一种优选方案，所述第一发光组件设有第一支架，发光调节机构通过调节第一支架来调节第一发光组件的投射角度。

作为本发明的一种优选方案，所述第一发光组件包括若干水平设置的发光机构，各个发光机构分别发出一个光点；

各个发光机构分别设有发光调节机构，或者各个发光机构通过连接机构连接，通过一个发光调节机构调节。

作为本发明的一种优选方案，所述距离测量装置包括靠近光影发生器设置的信号接收机构、设置于掘进机的信号发射机构。

作为本发明的一种优选方案，所述光影发生器为投影装置；所述发光调节机构用以调节投影装置的聚焦镜头。

作为本发明的一种优选方案，所述发生装置还包括遥控器，遥控器设有信号发射器、若干按键；

所述光影发生器设有与主控电路连接的信号接收器，接收遥控器发出的控制信号，从而调节第一发光组件的发射角度。

本发明的有益效果在于：本发明提出的巷道轮廓发生装置，可把巷道轮廓用多点激光的方式照射到巷道尽头，形成可见的巷道轮廓光点，使掘进机在井下工作时，相关人员可以方便的观察巷道尽头的情况，从而帮助掘进机操控人员提高掘进机的切割精度，提高掘进效率。此外，本发明可以根据巷道掘进的距离自动调整投射角度，效率更高。

附图说明

图1为本发明巷道轮廓发生装置的组成示意图。

图2为本发明发生装置中光影发生器的组成示意图。

图3为本发明水平调节角度的计算原理示意图。

图4为本发明垂直调节角度的计算原理示意图。

图5为本发明发生装置中光影发生器的调节原理图。

图6为光影发生器水平角度的调节结构示意图。

图7为实施例二中本发明发生装置中光影发生器的调节原理图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图1、图2，本发明揭示了一种巷道轮廓发生装置，所述发生装置包括：光影发生器1、距离测量装置（包括靠近光影发生器设置的信号接收机构21、设置于掘进机3的信号发射机构22）。其中，所述光影发生器1可以为激光发生器或投影装置；信号接收机构21可以设置在光影发生器1的壳体内；信号发射机构22可以为测距反射板，测距反射板通过反射板支架固定在掘进机3上。

如图2所示，所述光影发生器1包括主控电路11、第一发光组件12、发光调节机构13、第二发光组件14，并配有遥控器15，主控电路11分别与第一发光组件12、发光调节机构13、第二发光组件14、遥控器15连接，发光调节机构13与第一发光组件12连接。所述距离测量装置用以测量光影发生器距离巷道尽头的距离信号，并将测量到的距离信号发送至主控电路11。

所述第一发光组件12用以发出光源；所述发光调节机构13用以调节第一发光组件的发射角度。所述第二发光组件14为准直激光发生器；第一发光组件12生成轮廓线，第二发光组件14发出的激光位于轮廓线中间；同时，为了区别准直激光，第二发光组件14发出的激光强度比第一发光组件12发出的激光强，或者/并且两者的颜色不同；如第一发光组件12发出绿色激光，第二发光组件发出红色激光。

此外，如图3所示，所述主控电路可以设有角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L、轮廓的宽度H计算第一发光组件的水平发射角度A；根据tanA=H/2L得到水平发射角度A，从而得到在水平方向上需要调节的角度。

如图4所示，所述主控电路设有第二角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L2、光影发生器到巷道顶部的距离为H2、巷道轮廓与实际的巷道顶部距离为常数J计算第一发光组件的垂直发射角度B（光影发射线与水平方向的夹角）；根据tan B=（H2-J）/L2得到垂直发射角度B，从而得到在垂直方向上需要调节的角度。其中，L2为L2’+K；L2’为光影发生器到距离测量装置的距离，K为距离测量装置到巷道尽头的距离（由掘进机机身长度和摇臂长度决定）。

请参阅图5，具体地，本实施例中，所述第一发光组件12为轮廓激光发生器。所述光影发生器1还包括防爆壳体16、透光窗口17（设置于防爆壳体16的一端）、电源组件、总开关按钮18、指示灯19。

防爆壳体16的后部设置所述总开关按钮18和电源进线，前部是隔爆设计的透光窗口17（可以为透明窗口），用来透射遥控信号、状态信号和轮廓激光。光影发生器1内部有电源组件负责给内部各部件供电；控电路11用来接收信号、运算处理、发送指令，指挥其他部件运转；准直激光发生器（即第二发光组件14）用来发射准直激光，帮助调整光影发生器的初始位置和角度；有测距装置用来发射和接收测距激光；防爆壳体16内设有遥控信号接收器，用来接收遥控器的指令信号；状态指示灯19用来指示光影发生器的工作状态；轮廓激光发生器（即第一发光组件12）用来产生巷道轮廓的多点激光。

所述发光调节机构13具体包括电机131、上下调节机构132、水平调节机构（图未示）、固定支点133。所述轮廓激光发生器的一端通过固定支点133固定，另一端连接上下调节机构132；所述电机131连接上下调节机构132，驱动上下调节机构132调节轮廓激光发生器，使轮廓激光发生器围绕固定支点133运动，调整轮廓激光的投射位置。上下调节机构132用来调节第一发光组件12在垂直方向上的角度B，水平调节机构用来调节第一发光组件12在水平方向上的角度A（即发散角度）。请参阅图6，水平调节机构包括电机151、扇形调节机构152；电机151与扇形调节机构152连接，通过控制扇形调节机构152的分散或收拢，控制第一发光组件12的投射角度。

此外，所述第一发光组件12可以设有第一支架，发光调节机构13通过调节第一支架来调节第一发光组件12的投射角度。

本实施例中，所述第一发光组件12包括若干水平设置的发光机构，各个发光机构分别发出一个光点；各个发光机构可以分别设有各自的发光调节机构，或者各个发光机构通过连接机构连接，通过一个发光调节机构调节。

所述遥控器15设有信号发射器、若干按键；相应地，所述光影发生器1还设有与主控电路连接的信号接收器，接收遥控器发出的控制信号，从而调节第一发光组件12的发射角度。

本发明的使用方法为：

步骤一、按照附图1的示意安装固定轮廓发生装置的各部件。

步骤二、开启光影发生器的电源总开关，准直激光发射器启动并发射准直激光。

步骤三、手动调整发生器支架的高度并旋转支架的3个维度，使准直激光与预设的巷道掘进方向完全平行，且与巷道顶部的高度距离在一个适当的位置。

步骤四、按下遥控器上的发射开关，开启光影发生器内部的测距装置和轮廓激光发生器。

步骤五、把掘进机开到一个离光影发生器相对近的位置，如5米，通过遥控器调整光影发生器的轮廓激光发射角度，使巷道轮廓光点带正好投射在掘进机截割头前方的正确位置上，按下遥控器上的初始位置1设定按钮，使主控***记下位置1处测距反射板与光影发生器的距离，上下运动机构的位置等数据信息。

步骤六、把掘进机开到一个离光影发生器相对远一点的位置，如10米，通过遥控器调整光影发生器的轮廓激光发射角度，使巷道轮廓光点带正好投射在掘进机截割头前方的正确位置上，按下遥控器上的初始位置2设定按钮，使主控***记下位置2处测距反射板与光影发生器的距离，上下运动机构的位置等数据信息。

步骤七、按下遥控器上的自动模式按钮，进入自动工作模式，光影发生器的主控电路根据内置的算法和测距装置监测的距离数据，实时驱动上下运动机构抬升下降，使轮廓激光投射的光点轮廓始终精确投射在掘进机截割头前方的正确位置上。

步骤八、掘进机可以开始掘进作业。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，请参阅图7，所述光影发生器1为投影装置；所述发光调节机构用以调节投影装置的聚焦镜头。

发光调节机构包括上下调节电机134、左右调节电机135；投影装置包括高强光源、聚光镜、影像底片、聚焦镜头、上下导轨、左右导轨。上下调节电机134、左右调节电机135分别调节聚焦镜头在上下导轨、左右导轨上移动，分别用来调节垂直方向上的角度B、水平方向上的角度A。

本发明的使用方法为：

步骤一、按照附图1的示意安装固定轮廓发生装置的各部件。

步骤二、开启光影发生器的电源总开关，准直激光发射器启动并发射准直激光。

步骤三、手动调整发生器支架的高度并旋转支架的3个维度，使准直激光与预设的巷道掘进方向完全平行，且与巷道顶部的高度距离在一个适当的位置。

步骤四、按下遥控器上的投影开关，开启光影发生器内部的测距装置和光路投影***。

步骤五、把掘进机开到一个离光影发生器相对近的位置，如5米，通过遥控器调整光影发生器的上下电机和前后电机，使巷道轮廓光影正好聚焦投射在掘进机截割头前方的平面上，按下遥控器上的初始位置1设定按钮，使主控***记下位置1处测距反射板与光影发生器的距离，底片在上下导轨的位置，聚焦镜头在前后导轨的位置等数据信息。

步骤六、把掘进机开到一个离光影发生器相对远一点的位置，如10米，通过遥控器调整光影发生器的上下电机和前后电机，使巷道轮廓光影正好聚焦投射在掘进机截割头前方的平面上，按下遥控器上的初始位置2设定按钮，使主控***记下位置2处测距反射板与光影发生器的距离，底片在上下导轨的位置，聚焦镜头在前后导轨的位置等数据信息。

步骤七、按下遥控器上的自动模式按钮，进入自动工作模式，光影发生器的主控电路根据内置的算法和测距装置监测的距离数据，实时调整上下电机和前后电机的运转，使光路***投射的巷道轮廓影像始终精确聚焦投射在掘进机截割头前方的平面上。

步骤八、掘进机可以开始掘进作业。

综上所述，本发明提出的巷道轮廓发生装置，可把巷道轮廓用多点激光的方式照射到巷道尽头，形成可见的巷道轮廓光点，使掘进机在井下工作时，相关人员可以方便的观察巷道尽头的情况，从而帮助掘进机操控人员提高掘进机的切割精度，提高掘进效率。此外，本发明可以根据巷道掘进的距离自动调整投射角度，效率更高。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种巷道轮廓发生装置，其特征在于，所述发生装置包括：光影发生器、距离测量装置；

所述光影发生器包括主控电路、第一发光组件、发光调节机构，主控电路分别与第一发光组件、发光调节机构连接，发光调节机构与第一发光组件连接；

所述距离测量装置用以测量光影发生器距离巷道尽头的距离信号，并将测量到的距离信号发送至主控电路；

所述第一发光组件用以发出光源；所述发光调节机构用以调节第一发光组件的发射角度。

2.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述主控电路设有角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L、轮廓的宽度H计算第一发光组件的水平发射角度A；根据tan A=H/2L得到水平发射角度A，从而得到在水平方向上需要调节的角度。

3.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述主控电路设有第二角度计算模块，根据光影发生器距离巷道尽头的距离L2、光影发生器到巷道顶部的距离为H2、巷道轮廓与实际的巷道顶部距离为常数J计算第一发光组件的垂直发射角度B；根据tan B=（H2-J）/L2得到垂直发射角度B，从而得到在垂直方向上需要调节的角度。

4.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述光影发生器还包括与主控电路连接的第二发光组件，第二发光组件为准直激光发生器；第一发光组件生成轮廓线，第二发光组件发出的激光位于轮廓线中间；

第二发光组件发出的激光强度比第一发光组件发出的激光强，或者/并且两者的颜色不同。

5.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述第一发光组件为轮廓激光发生器；所述发光调节机构包括电机、上下调节机构；

所述轮廓激光发生器的一端通过固定支点固定，另一端连接上下调节机构；所述电机连接上下调节机构，驱动上下调节机构调节轮廓激光发生器。

6.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述第一发光组件设有第一支架，发光调节机构通过调节第一支架来调节第一发光组件的投射角度。

7.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述第一发光组件包括若干水平设置的发光机构，各个发光机构分别发出一个光点；

各个发光机构分别设有发光调节机构，或者各个发光机构通过连接机构连接，通过一个发光调节机构调节。

8.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述距离测量装置包括靠近光影发生器设置的信号接收机构、设置于掘进机的信号发射机构。

9.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述光影发生器为投影装置；所述发光调节机构用以调节投影装置的聚焦镜头。

10.根据权利要求1所述的巷道轮廓发生装置，其特征在于：

所述光影发生器为激光发生器或投影装置；所述发生装置还包括遥控器，遥控器设有信号发射器、若干按键；

所述光影发生器设有与主控电路连接的信号接收器，接收遥控器发出的控制信号，从而调节第一发光组件的发射角度。

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