本实用新型涉及测量领域，特别是一种用于测量井下矿巷道及空区的设备。
背景技术：
中国为矿业大国，且大部分为井下矿开采，随着开采工作的进行，将形成大量的井巷工程和采空区。及时了解矿山井巷工程现状以及采空区现状，将为矿山安全生产、合理利用资源、以及后期治理工作的开展提供基础数据。井下矿巷道具有空间狭窄、延伸长、极不规则、分支较多、弯道较多、无GPS信号、潮湿、温度高、存在片帮冒顶的危险等特点；井下矿采空区具有暴露面积大、极不规则、光线较弱、潮湿、温度高、存在片帮冒顶的危险等特点。
目前井下矿主要应用全站仪结合皮尺等工具进行巷道及采空区的测量。全站仪的使用需要至少两个人进行配合，加之全站仪的架设比较麻烦，在有巷道交叉和弯道处，需要进行换站，所以采集点的效率相当低，因此在实际应用中，只能人为的选择一些有代表性的特征点进行测量，用以模拟井下矿巷道现状，该方法存在效率低，精度差的问题。在应用全站仪进行采空区现状测量时需要测量人员长时间在空区中逗留(相当不安全)，加之采空区光线较差，特征点的寻找较困难，采空区净空较高(一般在50m左右)，全站仪架设在下部时，上部数据较少，存在一定的盲区，因此应用全站仪进行采空区现状测量时，存在安全性较差、效率较低、精度较差的问题。
三维激光扫描技术被称为“实景复制”技术，通过非接触式测量，快速采集空间现状数据，应用点云重构建立现状模型，为现状分析提供高精度的基础数据。
目前部分矿山已经开始引进三维激光扫描系统，应用到巷道及采空区测量，为矿山开采提供高精度的基础数据，为矿山安全、合理开采提供保障。但目前的三维激光扫描系统(包括进口三维激光扫描系统和国产三维激光扫描系统)并没有一款是专门针对矿山进行开采的，考虑到井下矿的特点，目前三维激光扫描系统存在以下问题：笨重、防护等级低、单站耗时长、价格较高等。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种井下矿巷道及空区测量设备，解决的目前三维激光扫描系统笨重、防护等级低和价格较高的问题。
为实现上述目的，本实用新型公开了一种井下矿巷道及空区测量设备，包括激光发射接收器、旋转马达、启动器和支架；
激光发射接收器和启动器均安装于旋转马达上，并且与旋转马达固定连接；旋转马达的输出轴伸出壳体外，旋转马达的输出轴安装于支架上，旋转马达带动激光发射接收器和启动器相对于支架旋转；启动器分别与激光发射接收器、旋转马达和外部设备相连。
进一步地，还包括供电系统；
供电系统分别与激光发射接收器、旋转马达和启动器相连，分别对激光发射接收器、旋转马达和启动器供电。
供电系统与用电设备相连，根据用电设备所需电压，供电系统进行电能输出，输出与用电设备相匹配的电压，满足供电需求。
进一步地，激光发射接收器与启动器之间通过网线连接；所述启动器上设有RJ45接口。
激光发射接收器和启动器之间采用有线连接，保证数据传输的准确、快捷，同时降低运行成本。
进一步地，旋转马达和激光发射接收器所需供电电压为直流12V，启动器所需供电电压为直流4.5V，供电系统的供电电压为12V。
供电系统的供电电压可直接应用于旋转马达和激光发射接收器，若为启动器供电则供电系统对输出电压进行调控，满足启动器的用电需求。
进一步地，旋转马达通过485转USB线连接到启动器上。
这种可拆卸的连接结构使得一部件损坏时，可很容易的拆卸，进行更换，而没有损坏的部件可继续使用，降低成本。
进一步地，激光发射接收器最大测量半径为60m；最小测距为0.06m；距离精度为2cm；重复精度为2cm。
这种高精度的激光发射接收器测量范围广，使得操作人员不用进入危险的矿巷道即可完成测量工作，同时测量精度高，可为测量提供准确度高的点云数据。
进一步地，启动器与外部设备间无线通讯。
无线通讯使得该测量设备使用时不受外部设备的限制，测量设备可伸入矿巷道内部，在无线的情况下，结构简单，使用方便。
进一步地，旋转马达驱动激光发射接收器的扫描视场角为水平360°，垂直270°，其角度步距为0.25°。
旋转马达的旋转范围广，可保证激光发射接收器实现全周向测量，不会有任何的位置漏洞，同时角度步距小，可实现密集测量，获得尽可能多的数据，有利于测量的准确度。
进一步地，还包括壳体，所述激光发射接收器、旋转马达和启动器均位于壳体内。
壳体可保证内部的部件与外部尘土隔绝，防止粉尘降低部件使用寿命，同时保证设备的整洁度，方便重复利用。
进一步地，壳体材质为高强铝合金，外形采用圆弧型设计。
壳体保证外形美观的同时，采用高强材料，保证碰撞或者运输过程中不会对内部部件产生影响。
本实用新型的有益效果为：
1)该设备采用非接触式测量，保障了测量人员的人身安全；
2)设备轻便、操作简便；数据采集速度快，每秒40000个点，提高了外业效率，测量人员无需在危险区域长期逗留，保证了测量人员的人身安全；
3)采用一体化设计，无需专门散热孔，可以保障设备在井下巷道恶劣环境中的应用；
4)高密度的点云数据可提高数据整体精度，应用该系统可采集厘米级的点云数据，实现“实景复制”，通过点云三维重构可真实还原井巷工程和采空区现状，为实现矿山资源合理利用，提高矿山资源利用率，为建设数字矿山提供了基础数据。
5)人员不可进入的危险地段，可以采用延伸杆的方式将设备延伸至空区内部，测量人员在安全的区域，通过远程方式控制设备，在保障安全的前提下，完成空区测量任务。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实用新型的测量设备整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。
本实用新型公开了一种井下矿巷道及空区测量设备，如图1所示，包括激光发射接收器、旋转马达、启动器、壳体、供电系统和支架。
激光发射接收器、旋转马达和启动器均位于壳体内，激光发射接收器和启动器均安装于旋转马达上，并且与旋转马达固定连接；旋转马达的输出轴伸出壳体外，旋转马达的输出轴安装于支架上，旋转马达可带动激光发射接收器和启动器相对于支架旋转。
供电系统分别与激光发射接收器、旋转马达和启动器相连，分别对激光发射接收器、旋转马达和启动器供电。
旋转马达和激光发射接收器所需供电电压为直流12V，启动器所需供电电压为直流4.5V，供电系统的供电电压为12V，分别给旋转马达、激光发射接收器和启动器同时供电，在给启动器供电时供电系统将电压转换成启动器需要的4.5V电压。为了使得设备方便使用，同时减小整体体积，供电系统的电源为内置电池，且内置电池设置为不可随意拆卸，单次满电可续航5个小时，内置电池功率为83.6Wh。
启动器分别与激光发射接收器、旋转马达和供电系统相连，控制该测量设备的打开和关闭，并采集激光发射接收器、旋转马达和供电系统的数据信息，同时，启动器与外部设备相连，与外部设备进行通讯，传输激光发射接收器采集的数据信息。
启动器是该测量设备的核心部件，启动器需要同时控制激光发射接收器与旋转马达，并且要保障二者之间的同步。该部件实现的功能包括启动激光发射接收器和旋转马达。具体为，启动器接收外部的测量指令后同时启动激光发射接收器和马达，在激光发射接收器完成数据测量后采集该数据后并存储在点云文件中，同时发射WIFI热点，以便外部设备可以通过无线控制和传输数据。该启动器体积小，计算速度快，并且系统稳定。
为了实现该测量设备的测量及数据传输，该测量设备还包括以下通讯系统：激光发射接收器与启动器之间的通讯、旋转马达与启动器间的通讯、启动器与外部设备间的通讯。
激光发射接收器与启动器间的通讯：激光发射接收器数据传输采用有线网络进行数据传输，因此激光发射接收器与启动器间通过网线连接，启动器上有专门的RJ45接口供其使用。
旋转马达与启动器间的通讯：旋转马达与启动器间的通讯是通过串口进行通讯，旋转马达通过485转USB线连接到启动器上。
启动器与外部设备间的通讯：启动器可设置无线热点，外部无线设备通过连接该无线热点，建立无线通讯，可实现将启动器的无线控制和读取采集的数据传输至外部设备。
激光发射接收器用于发射激光和接收激光，是该设备的主要部件，该部件会主动发射激光，所以测量时不受外界光线影响，即使是在光线较弱的井下，该设备也能正常采集数据，顺利完成测量工作。该激光发射接收器测量时无需棱镜，测量的参数为被测物体相对于扫描仪的距离和反射强度，即实现了非接触式测量，保障了危险区域测量工作的顺利进行，保障了测量人员的安全。该部件需要实现快速采集数据，是提高测量效率的关键所在，激光发射接收器的数据采集频率为40KHz，即每秒采集的点数为40000。
可选的，该激光发射接收器最大测量半径为60m；最小测距为0.06m；距离精度为2cm；重复精度为2cm。
旋转马达主要负责设备的水平旋转，即实现激光发射接收器和支架间形成相对旋转运动，在工作过程中激光发射接收器以及启动器需要水平旋转360度，使得激光发射接收器能够采集水平360度的数据，激光发射接收器要求旋转马达旋转性能稳定，旋转平稳，这是保障数据精度的关键，同时旋转马达需要旋转均匀，即相同时间内旋转的角度一致，旋转马达水平旋转180度耗时时间短，可选的为35秒，提高了单站数据采集的效率，减少了测量人员在危险区域内逗留的时间。
可选的，该旋转马达驱动激光发射和接收器的扫描视场角为水平360°，垂直270°，其角度步距为0.25°，该角度步距指的是在水平旋转时，水平方向转动的最小间隔。
壳体的设计不仅要考虑美观，还要考虑其对内部元器件的保护，保障设备在恶劣环境下的正常使用，壳体的材质为高强铝合金，外形采用圆弧型设计，既达到美观的效果，又保障了设备在恶劣环境下的正常使用。该设备采用机身散热，无需专门的散热孔，提高了设备的整体性和防护等级。可选的，壳体尺寸为130×90×124mm。
使用时，由启动器控制供电系统、激光发射接收器和旋转马达工作，激光发射接收器发射和接收激光数据，将接收到的激光数据传输至启动器，启动器采用迭代就近点法，即ICP算法对该激光数据的坐标系统进行校正，并将校正后的数据传输至外部设备；启动器控制旋转马达旋转，同时激光发射接收器发射和接收激光数据，将接收到的激光数据传输至启动器，启动器采用迭代就近点法，即ICP算法对该激光数据的坐标系统进行校正，并将校正后的数据传输至外部设备；重复上述过程直至最后获得整个测量区域的整体点云数据。
综上所述，本实用新型提供了一种井下矿巷道及空区测量设备，该设备采用非接触式测量，保障了测量人员的人身安全；设备轻便、操作简便；数据采集速度快，每秒40000个点，提高了外业效率，测量人员无需在危险区域长期逗留，保证了测量人员的人身安全；采用一体化设计，无需专门散热孔，可以保障设备在井下巷道恶劣环境中的应用。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。