专利名称：激光指向测距仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种隧洞、矿井掘进工程中用于巷道指向标定、进尺测量和安全 距离监测的仪器，具体涉及一种兼具激光指向和测距的仪器。
背景技术：
煤矿掘进工程中，巷道的掘进方向和掘进距离是涉及工程安全和工程进度的两个 重要的技术参数。举例来说，掘进方向错误，轻则影响工程进度，重则对于巷道的多头掘进， 易造成误贯通；而掘进距离掌控不好，易造成误入水区、老空区、瓦斯突出煤层等危险区域， 使整个矿井和人员处于危险境地，对于探水位置控制不准可能引起水灾，造成淹没矿井、伤 亡人员的事故。为了掌控掘进方向和掘进距离，传统的方法是采用人工方式实地测量，如对于巷 道进尺的测量和对工作面推进距离的测量等，一方面占用大量的人员，增加了成本，且效率 低下；另一方面，增加了测量人员的危险，容易造成安全事故。派大量的人力进行实地的测量。随着近年煤矿掘进工程的机械化水平的提高，掘进速度大大加快，尽管激光指向 和激光测距过程中都引人了相应的测量仪器，一定程度地提高了施工速度，但在该过程中 的人工工作量仍然很大，且激光指向与激光测距采用两种仪器分开进行，随着掘进的继续， 上述检测仪器的安装位置需频繁改变，因此安装工作量大，仅通过增加实地测量的人力还 是不能与掘进速度相适应，不利于对被测参数的有效测量、及时掌握以及有效控制。
实用新型内容为了解决上述矛盾，本实用新型提供了一种激光指向测距仪，兼具激光指向和激 光测距功能，在隧洞或矿井的掘进过程中可极大地减少测量仪器的安装次数，从而减少工 作量，提高作业效率。本实用新型所采用的技术方案是一种激光指向测距仪，包括激光指向模块、激光测距模块和中央处理单元，所述激 光指向模块和激光测距模块的控制信号输入端与所述中央处理单元的控制信号输出端连 接，所述激光测距模块的接收信号输出端与所述中央处理单元的接收信号输入端连接。所述激光指向测距仪还可以包括激光发射器和激光接收器，所述激光指向模块和 激光测距模块的控制信号输出端可以连接所述激光发射器的控制信号输入端，所述激光接 收器的接收信号输出端可以连接所述激光测距模块的接收信号输入端，所述激光发射器和 激光接收器可以内置于所述激光指向测距仪本体的隔爆腔室内。所述激光指向测距仪还可以包括用于设定所述激光指向模块和激光测距模块控 制所述激光发射器发射激光的时间的时间控制模块，所述时间控制模块可以与所述中央处
理单元连接。所述激光指向测距仪还可以包括旋转云台，所述激光发射器、激光接收器、激光指向模块和激光测距模块可以固定安装在所述旋转云台上。所述旋转云台优选为水平位姿和俯仰位姿可调的二维转台。所述旋转云台优选为电动旋转云台，所述旋转云台的每个方向的转轴的末端可以 设有角度编码器。所述激光发射器的数量可以为两个，所述两个激光发射器的控制信号输出端可以 分别连接所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输入端。所述激光指向测距仪可以设有用于为所述激光指向模块、激光测距模块、时间控 制模块和中央处理单元供电的电源模块。所述激光指向测距仪还可以设有用于连接摄像机的图像信息通信接口和用于连 接计算机的数据信息通信接口，所述图像信息通信接口和所述数据信息通信接口均与所述 中央处理单元的相对应的接口连接。所述激光指向测距仪还可以设有无线通信模块，所述无线通信模块与所述中央处 理单元有线连接。本实用新型的有益效果是由于本实用新型同时具有激光指向和激光测距功能，用一台测量仪器即可完成两 项测量作业，相应地减少了测量仪器的安装工作量，提高测量作业的效率。由于本实用新型本体安装在二维转台上，可借助对该转台的位姿的闭环控制，容 易地调节和控制激光发射角度。由于设置有数据信息通信接口和图像信息通信接口，使得该激光指向测距仪可连 接计算机和图像监控设备，从而实现激光发射的自动控制和测量结果的及时反馈、存储和 统计、分析等，还可实现数据与图像监控的联合监控。
图1为本实用新型的系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，一种激光指向测距仪1，包括激光指向模块2、激光测距模块3和中央 处理单元4，所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输入端与所述中央处理单元的 控制信号输出端连接，用以接收来自所述中央处理单元的控制信号，所述激光测距模块的 接收信号输出端与所述中央处理单元的接收信号输入端连接，用以将接收的激光反射信号 传递给所述中央处理单元。所述激光指向模块和激光测距模块可以通过支架各自活动连接 至激光指向测距仪本体上。所述活动连接可以采用现有技术条件下各种活动连接方式连 接，以实现其各自独立的位姿微调，也可以使所述激光指向模块和激光测距模块的相对位 置固定，以实现二者相对所述激光指向测距仪本体的同步微调。由于将激光指向和激光测 距集成在一台测量设备上，实现了一机多用，降低了设备投资，还减少了设备安装工作量， 因此提高了工作效率。所述激光指向测距仪可以包括激光发射器5和激光接收器6，所述激光指向模块 和激光测距模块的控制信号输出端连接所述激光发射器的控制信号输入端，用以控制所述 激光发射器发射激光，所述激光接收器的接收信号输出端连接所述激光测距模块的接收信号输入端，用以将接收的激光反射信号传输给所述激光测距模块，所述激光发射器和激光 接收器内置于所述激光指向测距仪本体的隔爆腔室内。为使所述激光指向测距仪既能实现 指向功能又能实现测距功能，所述激光发射器发射的激光为可见光。所述激光指向测距仪还可以包括用于设定所述激光指向模块和激光测距模块控 制所述激光发射器发射激光的时间的时间控制模块7，所述时间控制模块与所述中央处理 单元连接。通过所述时间控制模块可以设定所述激光指向测距仪每隔一定时间(1秒至任 意长时间)进行指向和/或测距，即每隔一定时间(1秒至任意长时间)由中央处理单元控 制所述激光指向模块或激光测距模块工作，控制所述激光发射器发射激光。所述激光指向测距仪本体可以通过现有的单/双锚杆安装在巷道的顶棚或侧壁 上，并借助其与锚杆的多方向可调的活动连接对激光指向测距仪的位姿进行粗调。本实用 新型优选将所述激光指向测距仪的激光发射器、激光接收器、激光指向模块和激光测距模 块安装在旋转云台上。所述旋转云台优选为水平位姿和俯仰位姿可调的二维转台。所述旋转云台优选为电动旋转云台，所述旋转云台的各个方向的轴可采用各自适 宜的电机带动旋转，优选为步进电机或伺服电机，所述旋转云台的每个方向的转轴的末端 可以设有角度编码器，用于检测旋转云台的实际转角，该实际转角反馈至所述旋转云台的 控制系统可实现对转角的闭环控制。该角度编码器的检测结果具有方向性，因此便于旋转 反向的鉴别。所述激光指向测距仪还可以设有现有激光指向仪上通常所采用的各种机械式微 调结构，用于微调激光发射的角度和方向。当上述旋转云台的精度足够高时，对所述旋转云 台的位姿的控制基本可以代替对所述激光指向测距仪的微调，且调节方便、结果稳定，则所 述激光指向测距仪本体上的传统的机械式微调结构可主要用于机械调零等校正。所述激光发射器的数量可以是两个，所述两个激光发射器的控制信号输入端可以 分别连接所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输出端，分别用于发射指向激光和 测距激光，此时用于发射指向激光的激光发射器发射的激光为可见光，用于发射测距激光 的激光发射器发射的激光可以为可见光也可以为不可见光。所述激光指向测距仪本体内还设有用于为所述激光指向模块、激光测距模块、时 间控制模块和中央处理单元供电的电源模块8。所述激光指向测距仪本体上设有用于连接摄像机9的图像信息通信接口和用于 连接计算机的数据信息通信接口，所述图像信息通信接口和所述数据信息通信接口均与所 述中央处理单元的相对应的接口连接。所述图像信息通信接口可用于连接计算机等上位控 制机，管理人员可通过该上位控制机中安装的专用软件，控制所述激光指向测距仪进行指 向和测距操作，并可以存储监测结果数据，便于对数据的汇总、统计、报表、打印和查询等操 作，从而实现“收尺”的自动化，极大地提高了工作效率，又有利于保证煤矿的安全生产。所述图像信息通信接口可用于连接图像监控设备，如摄像机、摄像头等，所述图像 监控设备采集的图像信息可以通过所述激光指向测距仪中的单片机传输给所述上位控制 机，实现数据信息和图像信息的联合监控。所述激光指向测距仪还可以包括显示屏，用以显示所述激光指向测距仪的测量结
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5[0034]本实用新型的所述激光指向测距仪可以同地面上的上位控制机连接组成一个自 动指向和测距的监控系统，且该系统中所述激光指向测距仪的数量可以是多个，通过所述 上位控制机实现对多个工作地点的指向和测距的自动监控。所述激光指向测距仪本体上还可以设有无线通信模块10，所述无线通信模块与所 述中央处理单元有线连接。所述无线通信模块包含无线发射和无线接收模块，所述无线通 信模块可用于同一个现场测量人员使用的无线控制装置进行无线通信。一个所述无线控制 装置可对应控制一个或多个所述激光指向测距仪，从而实现具有特定权限的人员操作多处 设置的多个激光指向测距仪进行不同地点的激光指向和激光测距操作。本实用新型的工作过程可以通过地面主机或测量现场的无线控制装置分别对所 述激光指向测距仪实施远程和本地无线控制，所述中央处理单元对接收的命令进行解析， 然后依据该命令是针对指向作业还是测距作业，发送至相应的激光指向模块或激光测距模 块，这两个模块再分别向激光发射器发出激光发射指令，对于指向作业而言，一个自动指向 过程完成；对于测距作业而言，激光发射时，激光测距模块记录激光发射时间，激光接收器 等待接收反射的激光，接收时，激光测距模块记录激光接收时间，然后激光测距模块再将激 光往返时间数据传送给中央处理单元，由中央控制单元计算出距离的测量值回送地面主机 或无线控制装置，或在激光指向测距仪上的显示屏显示，从而完成一个自动实时测距过程。
权利要求一种激光指向测距仪，其特征在于包括激光指向模块、激光测距模块和中央处理单元，所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输入端与所述中央处理单元的控制信号输出端连接，所述激光测距模块的接收信号输出端与所述中央处理单元的接收信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的激光指向测距仪，其特征在于其还包括激光发射器和激光接 收器，所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输出端连接所述激光发射器的控制信 号输入端，所述激光接收器的接收信号输出端连接所述激光测距模块的接收信号输入端， 所述激光发射器和激光接收器内置于所述激光指向测距仪本体的隔爆腔室内。
3.根据权利要求2所述的激光指向测距仪，其特征在于其还包括用于设定所述激光指 向模块和激光测距模块控制所述激光发射器发射激光的时间的时间控制模块，所述时间控 制模块与所述中央处理单元连接。
4.根据权利要求3所述的激光指向测距仪，其特征在于所述激光指向测距仪还包括旋 转云台，所述激光发射器、激光接收器、激光指向模块和激光测距模块固定安装在所述旋转 石台上。
5.根据权利要求4所述的激光指向测距仪，其特征在于所述旋转云台为水平位姿和俯 仰位姿可调的二维转台。
6.根据权利要求5所述的激光指向测距仪，其特征在于所述旋转云台为电动旋转云 台，所述旋转云台的每个方向的转轴的末端设有角度编码器。
7.根据权利要求2-6中任一权利要求所述的激光指向测距仪，其特征在于所述激光发 射器的数量为两个，所述两个激光发射器的控制信号输入端分别连接所述激光指向模块和 激光测距模块的控制信号输出端。
8.根据权利要求7所述的激光指向测距仪，其特征在于所述激光指向测距仪设有用于 为所述激光指向模块、激光测距模块、时间控制模块和中央处理单元供电的电源模块。
9.根据权利要求8所述的激光指向测距仪，其特征在于所述激光指向测距仪还设有用 于连接摄像机的图像信息通信接口和用于连接计算机的数据信息通信接口，所述图像信息 通信接口和所述数据信息通信接口均与所述中央处理单元的相对应的接口连接。
10.根据权利要求9所述的激光指向测距仪，其特征在于所述激光指向测距仪还设有 无线通信模块，所述无线通信模块与所述中央处理单元有线连接。
专利摘要本实用新型涉及一种激光指向测距仪，包括激光指向模块、激光测距模块和和中央处理单元，所述激光指向模块和激光测距模块的控制信号输入端与所述中央处理单元的控制信号输出端连接，所述激光测距模块的接收信号输出端与所述中央处理单元的接收信号输入端连接。所述激光指向模块和激光测距模块连接有激光发射器，所述激光测距模块还连接有激光接收器，所述激光发射器、激光接收器、激光指向模块和激光测距模块固定安装在旋转云台上。本实用新型兼具激光指向和激光测距功能，在隧洞或矿井的掘进过程中可极大地减少测量仪器的安装次数，从而减少工作量，提高作业效率。可借助对该转台的位姿的闭环控制，自动调节和控制激光发射角度。
文档编号G01S17/08GK201748924SQ201020258048
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者武立文, 毛允德 申请人:毛允德