CN113959344A - 一种新型巷道表面位移激光测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种新型巷道表面位移激光测量方法，涉及巷道表面位移监测技术领域。传统十字布点方法存在测量精度较低，适用巷道断面有限，测量繁琐耗时耗力，故发明一种新型巷道表面位移激光测量方法，本发明设计了一种多功能便携式巷道表面位移激光自动测量装置，此装置测量精度高，适用不同类型巷道断面，操作便捷，省时省力。使用本发明方法，借助此装置可一次性精确获取测点分别到巷道顶、底板和左、右帮的4项距离参数，多次测量可分别得出左帮、右帮、顶板、底板，以及巷道宽度和高度的6项位移变化量，可全面反映巷道表面位移变化情况，在为矿山及各类地下工程巷道支护设计和支护效果评价提供精确的量化指标方面具有重大意义。
Description
技术领域
本发明属于巷道表面位移监测技术领域，具体地说是通过设计一种多功能便携式巷道表面位移激光自动测量装置，通过此测量装置的特殊结构能同时快速分别测量测点到巷道左、右帮以及顶、底板的4项距离参数，激光测量操作屏通过独特的支撑和水平装备调节高度以及水平，实现巷道表面位移测量过程，从而形成一种操作便捷、测量精准、省时省力且适用各种类型断面的巷道表面位移测量方法。适用于矿山以及各类地下工程巷道表面位移测量。
背景技术
巷道表面相对位移是巷道支护质量评价的一个综合指标，是支护与围岩相互作用的最终结果。其目的是弄清楚巷道表面位移时间的变化规律，从中找到巷道围岩移动与支护参数之间的关系，为进行合理支护设计提供可靠的基础数据，为准确评估支护效果提供量化指标。因此测量巷道表面相对位移是开展巷道工作必不可少的环节，传统的皮尺和卷尺测量方法，需要两人配合拉直整段测量的长度，这样的人工测量方法可能导致皮尺两端不在同一水平线或者中间段的皮尺因为重力而弯曲，并且在测量巷道高时整体操作不便，传统的激光测距仪测量方法，功能单一且一般只简单测量巷道的宽和高，多次测量也只能反映巷道宽和高的整体相对位移，当需要进行单独某一帮或者顶、底板的相对位移研究时，所测得数据不能详细反映这一变化。本发明根据现场实际测量情况，本着提高测量准确性以及实现对巷道左、右帮和顶、底板相对位移的细化研究，设计发明了一种操作便捷、测量精准、省时省力且适用各种类型断面的巷道表面位移测量方法。
发明内容
本发明为一种新型巷道表面位移激光测量方法，在巷道表面位移测量过程中，使用本发明方法可快速便捷的实现对巷道左、右帮和顶、底板表面位移的精准测量，省时省力且适用各种类型断面的巷道。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明为一种新型巷道表面位移激光测量方法，其中在本发明方法中单独设计了一种多功能便携式巷道表面位移激光自动测量装置用于将激光测量操作屏通过独特的支撑和水平装备调节高度以及水平，实现巷道表面位移测量过程，从而形成操作便捷、测量精准、省时省力且适用各种类型断面的巷道表面位移测量方法。
该装置主要由三脚架、可伸缩支撑杆、调平云台、平板支架和激光测量操作屏五部分组成，三脚架为一种可伸缩调节的三脚支架，每个支架腿管有一段50cm固定段和两段分别为45cm、35cm的伸缩段，支架腿管的调节角度为0°～30°，实现复杂底板面情况下三脚架在1.1m～1.3m高度内稳固支持整个装备；可伸缩支撑杆为内锁式伸缩杆，有一段30cm固定段和一段20cm伸缩段，当达到所需长度时，内部弹簧卡扣弹出，将整个伸缩杆长度固定；调平云台和支撑杆固定为一体，云台和内部的旋转球固定一体，通过旋转云台结合上部的水准器，将整个云台调至水平后固定旋转球；平板支架通过上部中心线对准整条巷道延伸方向，平板支架的卡槽长21cm、宽15cm、厚2.5cm，并且卡槽的两侧及底部中间段空出，不影响激光的发出；激光测量操作屏是结合了激光传感测距装置的操作屏，操作屏长20cm、宽15cm、厚2cm，在其四个侧面的中心分别安装激光传感测距装置，通过屏幕的按钮“启动”和“OK”将测点到两帮以及顶底板距离的四个数据显示在屏幕的数据表内，若需要单独测量也可选择性的关闭四个激光传感测距装置中的任意一个或多个，数据的导出可通过USB接口导出到计算机。
本发明为一种新型巷道表面位移激光测量方法，其工作原理以及测量步骤主有分为以下两个部分：
S1、测量装置的组装
三脚架腿管选择合适的角度打开，根据底板表面粗糙程度调节每根腿管伸出段长度，每隔10cm设有一处卡孔，通过旋钮的拧入使腿管长度固定，在三脚架调节稳定之后将支撑杆安装在三脚架的螺纹杆上，伸缩杆每隔3cm设有一处卡孔，通过控制伸缩杆内部弹簧卡扣的弹出的位置控制伸缩杆伸出长度，三脚架粗调整套装备高度，而伸缩杆则为细调。调平云台固定在伸缩杆前端，调节和内部旋转球相连的云台，结合云台上部的水准器将整个云台调至水平，通过云台两侧的固定旋钮将内部旋转球固定，实现整个云台的固定水平，之后将平板支架通过云台的卡柱放入，通过上部中心线对准整条巷道延伸方向，后固定平板支架，这样就实现了整套装备的水平以及稳定。
S2、测量装置测量
在放入激光测量操作屏之前，将屏幕侧边的电源键打开，通过按钮输入该测点的时间和位置，之后将设置好的操作屏放入平板支架的卡槽内，点击“启动”键，四个激光传感测距装置启动，发出四束测量激光，发射点到左、右帮和顶、底板的距离都被测出分别为a1′、a2′、b1′、b2′，呈现在操作屏数据表内的是通过程序编写分别在所测的距离加操作屏半宽和半长，并且巷道的宽和高分别为a和b。
即：
左帮：a1＝a1′+100
右帮：a2＝a2′+100
顶板：b1＝b1′+75
底板：b2＝b2′+75
巷宽：a＝a1′+a2′+200
巷高：b＝b1′+b2′+150
若想要单独测量某一位置，可点击“关闭”键，然后根据屏幕的方向键选择要关闭某个方位的激光传感器，测量完成时点击“OK”键，数据便会自动保存，如想要导出数据可通过USB转接口导出到计算机中。当需要进行下一个测点时，只需将操作屏拿出，将整套支架移至下一测点，微调三脚架和调平云台后，将设置好时间和位置的操作屏放入卡槽内，启动便可得下一个测点的数据信息。
本发明的增益效果：此类新型巷道表面位移激光测量方法，通过设计的激光自动测量装置将测量操作屏水平稳定的支撑，控制激光传感测距装置发射激光，一次性精准获取测点到左、右帮和顶、底板的4项距离参数，多次测量可分别得出左帮、右帮、顶板、底板，以及巷道宽度和高度的6项位移变化量，可全面反映巷道表面位移变化情况，在为矿山及各类地下工程巷道支护设计和支护效果评价提供精确的量化指标方面具有重大意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供本发明的进一步解释，构成本发明一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的结构及一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明新型巷道表面位移激光测量方法测量装置组装示意图；
图2为本发明新型巷道表面位移激光测量方法测量装置组装步骤a示意图；
图3为本发明新型巷道表面位移激光测量方法测量装置组装步骤b示意图；
图4为本发明新型巷道表面位移激光测量方法测量装置测量示意图；
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明为一种新型巷道表面位移激光测量方法，主要应用位置为巷道位移测量。其包括如下步骤：
S1、测量装置的组装
三脚架腿管选择合适的角度打开，根据底板表面粗糙程度调节每根腿管伸出段长度，每隔10cm设有一处卡孔，通过旋钮的拧入使腿管长度固定，在三脚架调节稳定之后将支撑杆安装在三脚架的螺纹杆上，伸缩杆每隔3cm设有一处卡孔，通过控制伸缩杆内部弹簧卡扣的弹出的位置控制伸缩杆伸出长度，三脚架粗调整套装备高度，而伸缩杆则为细调。调平云台固定在伸缩杆前端，调节和内部旋转球相连的云台，结合云台上部的水准器将整个云台调至水平，通过云台两侧的固定旋钮将内部旋转球固定，实现整个云台的固定水平，之后将平板支架通过云台的卡柱放入，通过上部中心线对准整条巷道延伸方向，后固定平板支架，这样就实现了整套装备的水平以及稳定。
S2、测量装置测量
在放入激光测量操作屏之前，将屏幕侧边的电源键打开，通过按钮输入该测点的时间和位置，之后将设置好的操作屏放入平板支架的卡槽内，点击“启动”键，四个激光传感测距装置启动，发出四束测量激光，若想要单独测量某一位置，可点击“关闭”键，然后根据屏幕的方向键选择要关闭某个方位的激光传感器，测量完成时点击“OK”键，数据便会自动保存，如想要导出数据可通过USB转接口导出到计算机中。当需要进行下一个测点时，只需将操作屏拿出，将整套支架移至下一测点，微调三脚架和调平云台后，将设置好时间和位置的操作屏放入卡槽内，启动便可得下一个测点的数据信息。
Claims (3)
1.一种新型巷道表面位移激光测量方法，其特征在于，设计发明了一种多功能便携式巷道表面位移激光自动测量装置，通过此测量装置的特殊结构能同时快速分别测量测点到巷道左、右帮以及顶、底板的4项距离参数，激光测量操作屏通过独特的支撑和水平装备调节高度以及水平，实现巷道表面位移测量过程，从而形成一种简单便捷、测量精准、省时省力且适用各种类型断面的巷道表面位移测量方法。
所述测量装置主要包括三脚架，可伸缩支撑杆，调平云台，平板支架，激光测量操作屏，其中三脚架为一种可伸缩调节的三脚支架，每个支架腿管有一段50cm的固定段和两段分别为45cm和35cm的伸缩段，支架腿管的调节角度为0°～30°，实现复杂底板面情况下三脚架在1.1m～1.3m高度内稳固支持整个装备；可伸缩支撑杆为内锁式伸缩杆，安装在三脚架的螺纹杆上，有一段30cm的固定段和一段20cm的伸缩段，当达到所需长度时，内部弹簧卡扣弹出，将整个伸缩杆长度固定；调平云台是和支撑杆固定为一体，云台和内部的旋转球固定一体，通过旋转云台结合上部的水准器，将整个云台调至水平后固定旋转球，以达到云台的整体固定；平板支架是可安装在云台平面上，通过上部中心线对准整条巷道延伸方向，后固定平板支架，平板支架卡槽大小为21cm×15cm×2.5cm，并且卡槽的两侧及底部中间段空出，不影响激光的发出；激光测量操作屏是结合了激光传感测距装置的操作屏，操作屏的大小为20cm×15cm×2cm，在操作屏四个侧面的中心分别安装激光传感测距装置，通过屏幕的按钮“启动”和“OK”将测点到两帮以及顶底板距离的四个数据显示在屏幕的数据表内，数据的导出可通过USB接口导出到计算机。
2.根据权利要求1所述的一种新型巷道表面位移激光测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、测量装置的组装
三脚架腿管选择合适的角度打开，根据底板表面粗糙程度调节每根腿管伸出段长度，每隔10cm设有一处卡孔，通过旋钮的拧入使腿管长度固定，在三脚架调节稳定之后将支撑杆安装在三脚架的螺纹杆上，伸缩杆每隔3cm设有一处卡孔，通过控制伸缩杆内部弹簧卡扣的弹出的位置控制伸缩杆伸出长度，三脚架粗调整套装备高度，而伸缩杆则为细调。调平云台固定在伸缩杆前端，调节和内部旋转球相连的云台，结合云台上部的水准器将整个云台调至水平，通过云台两侧的固定旋钮将内部旋转球固定，实现整个云台的固定水平，之后将平板支架通过云台的卡柱放入，通过上部中心线对准整条巷道延伸方向，后固定平板支架，这样就实现了整套装备的水平以及稳定。
S2、测量装置测量
在放入激光测量操作屏之前，将屏幕侧边的电源键打开，通过按钮输入该测点的时间和位置，之后将设置好的操作屏放入平板支架的卡槽内，点击“启动”键，四个激光传感测距装置启动，发出四束测量激光，若想要单独测量某一位置，可点击“关闭”键，然后根据屏幕的方向键选择要关闭某个方位的激光传感器，测量完成时点击“OK”键，数据便会自动保存，如想要导出数据可通过USB转接口导出到计算机中。当需要进行下一个测点时，只需将操作屏拿出，将整套支架移至下一测点，微调三脚架和调平云台后，将设置好时间和位置的操作屏放入卡槽内，启动便可得下一个测点的数据信息。
3.根据权利要求1-2所述的一种新型巷道表面位移激光测量方法，操作屏开启激光传感测距装置以后，发射点到左、右帮和顶、底板的距离都被测出分别为a1′、a2′、b1′、b2′，呈现在操作屏数据表内的是通过程序编写分别在所测的距离加操作屏半宽和半长，并且巷道的宽和高分别为a和b。
即：
左帮：a1＝a1′+100
右帮：a2＝a2′+100
顶板：b1＝b1′+75
底板：b2＝b2′+75
巷宽：a＝a1′+a2′+200
巷高：b＝b1′+b2′+150
多次测量可分别得出左帮、右帮、顶板、底板，以及巷道宽度和高度的6项位移变化量，可全面反映巷道表面位移变化情况。
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|---|---|---|---|
| CN202111255610.2A CN113959344A (zh) | 2021-10-27 | 2021-10-27 | 一种新型巷道表面位移激光测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| CN113959344A true CN113959344A (zh) | 2022-01-21 |
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| CN (1) | CN113959344A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115183681A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-10-14 | 深圳大学 | 一种结构位移激光测量方法和*** |
-
2021
- 2021-10-27 CN CN202111255610.2A patent/CN113959344A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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