一种自动升降和自动测量的无缆式测斜仪的制作方法

本发明属于地质勘探测量仪器仪表领域，具体涉及一种自动升降和自动测量的无缆式测斜仪。

背景技术：

测斜仪是用于测量岩土边坡、建筑基坑、地下建筑等工程构筑物引起的土体内部各深度水平位移的装置。传统的测斜仪是由探头、传输线缆、数据接收器三部分组成，探头连接在电缆上放入测斜孔中，采用人工提拉电缆的方式带动探头自下而上定位测量，数据接收器接受每个位置的数据。用传统的方法进行测斜时，使用常规承重电缆，电缆中心设一根钢芯线作承重芯，电缆设有铜线作为导电和传信芯线，导电、传信、承重功能不重叠，使得电缆的直径和质量较大，同时测斜时所需的电缆很长，人工提拉电缆会使其产生严重的绞绕，造成电缆的损坏，导致测斜工作无法正常进行；同时，数据采集、记录、存储依赖于人工，工作效率低，没有实现自动智能化。

中国申请号cn201010248659.0公开了一种自动采集测斜数据的方法及设备，包括自动采集数据部分和存储接收部分，其特征是测量探头内部装有微型开关，新型测斜管外壁固定有磁环，当测斜仪测量探头在测斜管中进行时，微型开关在测斜管外壁的磁环的磁场条件下自动启闭，实现自动采集、记录、存储数据的功能，数据接收器内部装有蓝牙模块与掌上电脑pda连接，实现数据无线传输，克服了传统测斜仪需要人工测量、记录，费时费力、工作效率低下的缺点。这种装置使用时，仍然需要使用较长电缆，使用时不方便灵活，同时也会造成电缆的损坏影响测斜工作的进行。

中国申请号cn201110134678.5公开了一种无线点式测斜仪，包括与监测主机无线通信的测斜主控电路，与测斜主控电路连接的sma接口通用天线，与测斜主控电路连接的测斜传感器部件，装置无外接电源以及外部引线，同时，多个无线点式测斜仪可方便的按照要求布置成分布式无线测斜传感器网络，且只需要公用一个网络管理单元，解决了高边坡等工程安全监测应用中电源及通信电缆铺设困难，安装不便，维护成本高的问题。在此装置中，并未讲明测斜仪在测斜孔的升降活动，没有实现测量装置的自动升降。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于针对上述问题，提供了一种自动升降和自动测量的无缆式测斜仪。

一种自动升降和自动测量的无缆式测斜仪，包括动力装置1、驱动装置2、测量装置3、信号传输装置4、外壳6、测斜杆7和测斜管8。

所述测斜杆7为圆管状结构,测斜杆7内腔的下端设有测量装置3,所述测量装置3上侧连接信号传输装置4。

所述外壳6为四个面围成的直筒状结构，其中相对的两个面为平面，且这两个平面相互平行，另两个相对的面为外凸的圆弧面；所述外壳6的内腔的中心位置竖直方向设有测斜杆7，所述测斜杆7与一侧外凸的圆弧面之间设有动力装置1，所述动力装置1设有舵机11，舵机11的输出端设有主动齿轮111；所述驱动装置2设于外壳6的上端，驱动装置2设有两根平行的传动轴，每根传动轴上均设有两个传动齿轮。

所述测斜管8是与外壳6外形相同的直筒状结构，所述测斜管8的内壁的两个相对的平面上设有齿条81，所述测斜管8置于地下建筑结构待测要素的深井中。

所述驱动装置2通过主动齿轮111驱动四个传动齿轮沿所述测斜管8内壁的齿条81实现升降运动。

所述动力装置1的下侧，且位于外壳6的下端位置设有超声波感应器13。

工作时，舵机11带动驱动装置2向测斜管8下端运行，当超声波感应器13感应到外壳6触到测斜管8管底时，舵机11改变方向向上运行，开始测斜工作，待其上升至所述测斜管8的管口时，测量装置3停止，测量工作结束。

进一步限定的技术方案如下：

所述驱动装置2包括从动齿轮211、第一伞齿轮212、第二伞齿轮213、第三伞齿轮214、第四伞齿轮215、第一传动轴221、第二传动轴222、第三传动轴223、第一轴承座231、第二轴承座232、第三轴承座233、第四轴承座234、第五轴承座235、第一传动齿轮241、第二传动齿轮242、第三传动齿轮243和第四传动齿轮244。

所述第一传动轴221中间位置连接第一轴承座231，所述第一轴承座231固定在与外壳6相连的平板上，所述第一传动轴221上设有从动齿轮211，第一传动轴221的两端分别连接第一伞齿轮212和第三伞齿轮214，所述舵机11上的主动齿轮111与从动齿轮212相啮合。

所述外壳6上端的水平方向设有安装平板，所述安装平板的一侧连接第二轴承座232和第三轴承座233，第二传动轴222的中间安装在第二轴承座232和第三轴承座233的轴承中，第二传动轴222的两端分别安装第一传动齿轮241和第二传动齿轮242，第二传动轴222的一端端部安装第二伞齿轮213，所述第二伞齿轮213与第一伞齿轮212相啮合。所述安装平板的另一侧连接第四轴承座234和第五轴承座235，第三传动轴223的中间安装在第四轴承座234和第五轴承座235的轴承中，第三传动轴223的两端分别安装第三传动齿轮243和第四传动齿轮244，第三传动轴223的一端端部安装第四伞齿轮215，所述第四伞齿轮215与第三伞齿轮214相啮合。

所述信号传输装置4包括无线采集器41及其第二电源42和第一连接装置43。

所述无线采集器41包括数据传输器411和数据接收器412。无线采集器41位于所述测斜杆7上部孔口位置,第一连接装置43用于信号传输装置4和测量装置3的连接。所述无线采集器41由第二电源42供电。

所述测斜管8包括齿条81、内定位止口82和外定位止口83。所述测斜管8的一端设有内定位止口82，另一端设有外定位止口83，所述测斜管8的长度为200mm～2000mm,根据需要的长度由若干根测斜管8通过内定位止口82和外定位止口83拼接。所述齿条81的模数与第一传动齿轮241、第二传动齿轮242、第三传动齿轮243和第四传动齿轮244的模数相等。

所述测斜杆7的上端部位设有拯救装置5，所述拯救装置5包括引导伞装置51、拯救环52、第三电源电路53、第二连接装置54。

所述引导伞装置51位于地面上，包括连接索绳511、三根伞支架512、三个支座架513、磁铁514和旋转球515。所述引导伞装置51设有一块圆板，所述圆板的上平面中间连接连接索绳511，所述圆板的上平面上呈等边三角形布置三个支座架513，所述伞支架512的一端焊接旋转球515，所述旋转球515置于支座架513内，所述磁铁514为圆饼状，同轴连接在所述圆板的下平面上。所述拯救环52位于所述测斜杆7上端，包括三根支柱521、圆环522和两块半圆形磁铁523，所述三根支柱521呈喇叭状连接在所述圆环522的下侧，所述两块半圆形磁铁523设于所述圆环522正下方，且安装在测斜杆7的上端。

所述第三电源电路53包括第一电磁铁线圈531、第二电磁铁线圈532，第三电磁铁线圈533、第四电磁铁线圈534、第三电源535。所述第二连接装置54内设有第一铁块541、第二铁块542、第一插销543、第二插销544、第一弹簧545和第二弹簧546。

所述两块半圆形磁铁523串联在第三电源电路53上，所述磁铁514与两块半圆形磁铁523未吸合时，第三电源电路53处于断开状态，第一插销543、第二插销544分别插入第一铁块541、第二铁块542的对应孔内，实现外壳6与测斜杆7的连接。

需要时，由地面人员手持连接索绳511将所述引导伞装置51送入测斜管8内，当三根伞支架512接触到圆环522时，由于磁力作用，所述磁铁514与两块半圆形磁铁523吸合时，三根伞支架512围绕旋转球515向内侧旋转，并向下运动滑过圆环522后，自动打开，卡住圆环522，此时第三电源电路53处于接通状态。第一插销543、第二插销544分别脱离第一铁块541、第二铁块542的对应孔，实现外壳6与测斜杆7的脱开，向上拉动连接索绳511将所述测斜杆7拉出，从而实现对测量装置3和信号传输装置4的拯救。

所述舵机11的下方设有第一电源12，所述第一电源12给舵机11供电。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明与市场上其他测斜设备相比，减少绝大部分线缆的使用，降低对操作环境的要求，轻巧便捷、方便携带。

(2)由于采用了自动爬升和自动测量技术，无需现场进行人工读数，避免人工观测误差，可实现现场无人值守，提高工作人员的工作效率，降低人工成本。

(3)本发明卡在测斜管时，通过拯救装置将测斜杆顺利脱离并拉出，减少经济损失。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明测斜管结构示意图。

图3为本发明图1的a-a剖面结构示意图。

图4为本发明图1的b-b剖面结构示意图。

图5为本发明的驱动装置结构俯视图。

图6为本发明的引导伞装置结构示意图。

图7为本发明的伞支架活动结构示意图。

图8为本发明的拯救环结构示意图。

图9为本发明图1的c-c剖面拯救装置结构示意图。

图10为本发明的图9的d处的放大图。

上图中序号：

动力装置1、舵机11、主动齿轮111、第一电源12、超声波感应器13、超声波发射器131、超声波接收器132、超声波控制模块133；

驱动装置2、从动齿轮211、第一伞齿轮212、第二伞齿轮213、第三伞齿轮214、第四伞齿轮215、第一传动轴221、第二传动轴222、第三传动轴223、第一轴承座231、第二轴承座232、第三轴承座233、第四轴承座234、第五轴承座235、第一传动齿轮241、第二传动齿轮242、第三传动齿轮243、第四传动齿轮244；

测量装置3；

信号传输装置4、无线采集器41、数据传输器411、数据接收器412、第二电源42、第一连接装置43；

拯救装置5、引导伞装置51、连接索绳511、伞支架512、支座架513、磁铁514、旋转球515、拯救环52、支柱521、圆环522、半圆形磁铁523、第三电源电路53、第一电磁铁线圈531、第二电磁铁线圈532、第三电磁铁线圈533、第四电磁铁线圈534、第三电源535、第二连接装置54、第一铁块541、第二铁块542、第一插销543、第二插销544、第一弹簧545、第二弹簧546；

外壳6、测斜杆7、测斜管8、齿条81、内定位止口82、外定位止口83。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1～图10，一种自动升降和自动测量的无缆式测斜仪，包括动力装置1、驱动装置2、测量装置3、信号传输装置4、拯救装置5、外壳6、测斜杆7、测斜管8。

所述测斜管8内部有与传动齿轮相啮合的齿条81，实现本发明在测斜管8中的升降。

所述测斜管8的长度分别制作成500mm、1000mm、2000mm三种规格,根据需要的长度由若干根测斜管8通过内定位止口82和外定位止口83拼接。

所述动力装置1、驱动装置2连接固定在外壳6中，所述测量装置3、信号传输装置4固定在测斜杆7内，所述拯救装置5包括引导伞装置51，拯救环52及其第三电源电路53、连接装置54，所述拯救环52被固定在所述测斜杆7上端，所述引导伞装置51独立于所述测斜仪外，仅在紧急状况时由专业人员在井上进行操作使用。上述装置置于井下进行测量工作。

所述的动力装置1包括舵机11、及其第一电源12及超声波感应器13。

所述的舵机11主要功能是带动主动齿轮111的转动从而带动整个传动装置1的运动，通过控制所述主动齿轮111的转动方向来控制本发明的前进方向。所述的第一电源12通过导线给舵机11以及超声波感应器13提供电源，所述超声波感应器13包括超声波发射器131和超声波接收器132，所述超声波发射器131和超声波接收器132通过超声波控制模块133连接，所述超声波控制模块133用于控制所述超声波感应器13的探测距离，以及触发信号开关控制本发明的前进方向。

上述的舵机11型号为powerhdlf-20mg。

上述的第一电源12包括6.6伏直流电池及其稳压电路。

参见图5，所述的驱动装置2包括从动齿轮211、第一伞齿轮212、第二伞齿轮213、第三伞齿轮214、第四伞齿轮215、第一传动轴221、第二传动轴222、第三传动轴223、第一轴承座231、第二轴承座232、第三轴承座233、第四轴承座234、第五轴承座235、第一传动齿轮241、第二传动齿轮242、第三传动齿轮243、第四传动齿轮244。

所述第一传动轴221中间位置连接第一轴承座231，所述第一轴承座231固定在与外壳6相连的平板上，所述第一传动轴221上设有从动齿轮211，第一传动轴221的两端分别连接第一伞齿轮212和第三伞齿轮214，所述舵机11上的主动齿轮111与从动齿轮212相啮合。

所述外壳6上端的水平方向设有安装平板，所述安装平板的一侧连接第二轴承座232和第三轴承座233，第二传动轴222的中间安装在第二轴承座232和第三轴承座233的轴承中，第二传动轴222的两端分别安装第一传动齿轮241和第二传动齿轮242，第二传动轴222的一端端部安装第二伞齿轮213，所述第二伞齿轮213与第一伞齿轮212相啮合。所述安装平板的另一侧连接第四轴承座234和第五轴承座235，第三传动轴223的中间安装在第四轴承座234和第五轴承座235的轴承中，第三传动轴223的两端分别安装第三传动齿轮243和第四传动齿轮244，第三传动轴223的一端端部安装第四伞齿轮215，所述第四伞齿轮215与第三伞齿轮214相啮合。

舵机11会改变正反两个方向转动，从而使本发明向下运行或向上爬升。

所述的信号传输装置4包括无线采集器41及其第三电源42以及第一连接装置43。

参见图3，所述无线采集器41包括数据传输器411和数据接收器412。无线采集器41位于所述测斜杆7上部孔口位置,第一连接装置43用于信号传输装置4和测量装置3的连接。

无线采集器41的第三电源电路包括4节普通5号碱性干电池组成的电池组。

所述的拯救装置5包括引导伞装置51，应急拯救环52及其第三电源电路53、第二连接装置54。

参见图6、图7、图8，所述引导伞装置51位于地面上，包括连接索绳511、三根伞支架512、三个支座架513、磁铁514和旋转球515。所述引导伞装置51设有一块圆板，所述圆板的上平面中间连接连接索绳511，所述圆板的上平面上呈等边三角形布置三个支座架513，所述伞支架512的一端焊接旋转球515，所述旋转球515置于支座架513内，所述磁铁514为圆饼状，同轴连接在所述圆板的下平面上。所述拯救环52位于所述测斜杆7上端，包括三根支柱521、圆环522和两块半圆形磁铁523，所述三根支柱521呈喇叭状连接在所述圆环522的下侧，所述两块半圆形磁铁523设于所述圆环522正下方，且安装在测斜杆7的上端。

所述第三电源电路53包括第一电磁铁线圈531、第二电磁铁线圈532，第三电磁铁线圈533、第四电磁铁线圈534、第三电源535。所述第二连接装置54内设有第一铁块541、第二铁块542、第一插销543、第二插销544、第一弹簧545和第二弹簧546。

所述两块半圆形磁铁523串联在第三电源电路53上，所述磁铁514与两块半圆形磁铁523未吸合时，第三电源电路53处于断开状态，第一插销543、第二插销544分别插入第一铁块541、第二铁块542的对应孔内，实现外壳6与测斜杆7的连接。

需要时，由地面人员手持连接索绳511将所述引导伞装置51送入测斜管8内，当三根伞支架512接触到圆环522时，由于磁力作用，所述磁铁514与两块半圆形磁铁523吸合时，三根伞支架512围绕旋转球515向内侧旋转，并向下运动滑过圆环522后，自动打开，卡住圆环522，此时第三电源电路53处于接通状态。第一插销543、第二插销544分别脱离第一铁块541、第二铁块542的对应孔内，实现外壳6与测斜杆7的脱开，向上拉动连接索绳511将所述测斜杆7拉出，从而实现对测量装置3和信号传输装置4的拯救。

所述拯救装置5的工作原理为：

当本发明发生意外，卡在测斜管8中时，系统作出判断后停止动力装置1以及测量装置3的工作。专业人员使用引导伞装置51对井下测斜杆7进行拯救。专业人员手持连接索绳511，将所述引导伞装置51缓慢下降至本发明所卡处，由于磁铁514与半圆形磁铁523的吸引作用，所述引导伞装置51下部对准所述的应急拯救环52，当伞支架512触碰到所述圆环522时，由于磁力和重力，所述引导伞装置51继续下降，所述伞支架512收缩至竖直方向，当所述伞支架512完全通过圆环522后，所述伞支架512由于重力作用向外打开至初始位置，所述第三电源电路53接通，位于所述第三电源电路53内的第一电磁铁线圈531、第二电磁铁线圈532、第三电磁铁线圈533、第四电磁铁线圈534通电，第一电磁铁线圈531、第三电磁铁线圈533吸引第一插销543、第二插销544上升，此时，第一铁块541和第二铁块542分别在第二电磁铁线圈532、第四电磁铁线圈534的吸引力以及第一弹簧545、第二弹簧546的拉力下分别移动至第二电磁铁线圈532、第四电磁铁线圈534处，外壳与测斜杆分离。此时专业人员对所述引导伞装置51进行提拉，所述伞支架512刚好卡在圆环522上，通过提拉将所述测量装置拉出测斜杆7，从而实现对测量装置和信号传输装置4的拯救。

本发明的工作过程和工作原理为：

将本发明放置在对应的测斜管8内，待本发明的四个用于爬升的第一传动齿轮241、第二传动齿轮242、第三传动齿轮243、第四传动齿轮244与测斜管8的管壁齿条相啮合后，本发明以一定速度向下运行，所述超声波感应器13位于本发明底部，当所述超声波感应器13感应到本发明离测斜管底部时，本发明向上运行并开始进行测斜工作，待其上升至所述测斜管8的管口时，测量装置3停止，测量工作结束。

以上内容并非对发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于发明技术方案的范围内。