激光变坡指向仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光变坡指向仪，包括结构架、平面镜、竖直度盘和两个环形水准器，环形水准器包括一个装有一半有色液体的环形玻璃管，两个环形水准器沿竖直方向设置并固定于结构架内，两个环形水准器互相垂直，其中，环形水准器Ｉ沿结构架左右方向固定，环形水准器Ⅱ沿结构架前后方向固定。平面镜沿水平方向设置，平面镜中部固定在支撑于结构架两端的沿结构架前后方向水平设置的横轴上，竖直度盘垂直固定于转轴。本实用新型利用平面镜与水平面的夹角改变激光的传播方向，并用竖直度盘控制夹角大小，从而控制激光光束与水平面的夹角，实现激光按设计坡度照射的目的，安装简单容易，而且准确度较高。
【专利说明】激光变坡指向仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤矿井下巷道掘进时使用的激光指向仪，特别是在巷道变坡时使用的激光指向仪。
【背景技术】
[0002]由于科学技术的发展，现代化矿井在巷道掘进中普遍采用激光指向仪作为掘进指向工具，激光指向仪是利用激光光束集中，相干性好的特性研制出的用于方向定位的测量仪器，它具有光束质量好，工作稳定，安装调整方便等特点，目前在各矿测量工作中已被广泛应用。
[0003]但在安装激光指向仪前，需用经纬仪或全站仪在巷道中标设一组中线点，每组中线点为三个，分别为A、B、C。并在中线垂球线上标出腰线高度，A、B、C三点点的间距分别为30?50m，甚至更远些。如果遇到巷道变坡时，特别是坡度较大时，需要提前放设出变坡点，以及相应的指向线，一般一组线由3个点构成，而且点间距为3?5m米。然后将激光指向仪，向前移动，调整安装。由于点间距较小，所以大大降低了激光指向仪的准确性。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种在巷道变坡时准确指向的激光变坡指向仪。
[0005]为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案。
[0006]本实用新型激光变坡指向仪，包括结构架、平面镜、竖直度盘和两个环形水准器，
[0007]环形水准器包括一个装有一半有色液体的环形玻璃管，两个环形水准器沿竖直方向设置并固定于结构架内，两个环形水准器互相垂直，其中，环形水准器I沿结构架左右方向固定，环形水准器II沿结构架前后方向固定。
[0008]所述的平面镜沿水平方向设置，平面镜中部固定在支撑于结构架两端的沿结构架前后方向水平设置的横轴上，竖直度盘垂直固定于转轴。
[0009]本实用新型激光变坡指向仪是利用平面镜对光的反射原理，通过改变激光的传播方向达到调整坡度目的的光学仪器。利用平面镜与水平面的夹角改变激光的传播方向，并用竖直度盘控制夹角大小，从而控制激光光束与水平面的夹角，实现激光按设计坡度照射的目的。
[0010]工作时，(I)将本实用新型激光变坡指各仪固定于顶板锚杆上，让激光能够从结构架中穿过，安装后环形水准器I沿巷道掘进方向，环形水准器II沿巷道断面方向。(2 )将平面镜转动至与激光方向垂直，然后在水平面内旋转在发射点发射激光的激光指向仪，使激光光束从平面镜反射到激光指向仪上，保证激光原路返回，然后固定激光指向仪，使其不能在水平面内转动。(3)将平面镜转回到竖直度盘的O度，调整使环状水准器II的水平面与横轴平行。(4)将平面镜转动到设计倾角i处，i=l/2 (激光入射坡度-激光射出坡度)，固定横轴，观察激光通过正常后即完成安装，然后沿激光指示方向掘进。[0011]作为一种优选的技术方案，结构架外侧面固定有垂直制动螺旋，垂直制动螺旋包括一个固定在结构架外侧面上的带有螺孔的支架和穿过螺孔的螺丝，旋转螺丝时，螺丝可与横轴延伸出结构架的端部锁紧。平面镜转动到设计角度i时，旋转螺丝锁紧横轴。
[0012]作为另一种优选的技术方案，所述的结构架顶端固定有两个沿结构架前后方向设置的水平微动螺旋，水平微动螺旋上方设有固定托盘，水平微动螺旋包括一个脚螺旋，脚螺旋下端固定于结构架顶部，上端固定于固定托盘。旋转两个脚螺旋，可以调整环状水准器II的水平面与横轴平行，固定托盘还用来与顶板锚杆固定。
[0013]本实用新型所述的激光变坡指向仪，利用平面镜对光的折射原理，安装简单容易，而且准确度较高，提高工程质量、节省测量工作量、减少了对掘进队组的时间影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型激光变坡指向仪的侧视图。
[0015]图2为本实用新型激光变坡指向仪的前视图。
[0016]图3为本实用新型激光变坡指向仪的工作原理图。
[0017]图4为本实用新型光线折射传播路线图。
[0018]图中，1-结构架，2-平面镜，3-竖直度盘，4-环形水准器I，5-环形水准器II，6_横轴，7-垂直制动螺旋，8-水平微动螺旋，9-固定托盘，10-激光指向仪。
【具体实施方式】
[0019]本实用新型所述的一种激光变坡指向仪，包括结构架1、平面镜2、竖直度盘3和两个环形水准器，
[0020]如图1、2所示，环形水准器包括一个装有一半有色液体的环形玻璃管，一般有红色液体，两个环形水准器沿竖直方向设置并固定于结构架I内，两个环形水准器互相垂直，其中，环形水准器I 4沿结构架I左右方向固定，环形水准器II 5沿结构架I前后方向固定。
[0021]结构架I由一段20cm的方管型金属构成，用于固定环形水准器、平面镜2和竖直度盘3。两个环形水准器固定于结构架I内侧，与结构架I保持不动，其中，环形水准器14用于指示出沿掘进方向的水平方向线，环形水准器115用于指示出巷道断面方向的水平方向线。
[0022]如图2所示，所述的平面镜2沿水平方向设置，平面镜2中部固定在支撑于结构架I两端的沿结构架I前后方向水平设置的横轴6上，竖直度盘3垂直固定于转轴6。
[0023]转轴6用于支撑平面镜2和竖直度盘3在竖直方向上旋转。平面镜2可以围绕横轴6旋转360度，用于反射和折射激光指向仪发出的激光。竖直度盘3由一块刻有刻度的圆形金属盘，与平面镜2及横轴固定一体，其中心线位置标为O度并与平面镜2的镜面重合。
[0024]如图2所示,结构架I外侧面固定有垂直制动螺旋7,垂直制动螺旋7包括一个固定在结构架外侧面上的带有螺孔的支架和穿过螺孔的螺丝，旋转螺丝时，螺丝可与横轴6延伸出结构架I的端部锁紧。通过旋转可以实现平面镜2在竖直方向的微小旋转，且制动平面镜2，使其不能随便转动。
[0025]如图1、2所示，所述的结构架I顶端固定有两个沿结构架I前后方向设置的水平微动螺旋8，水平微动螺旋8上方设有固定托盘9，水平微动螺旋8包括一个脚螺旋，脚螺旋下端固定于结构架I顶部，上端固定于固定托盘9。水平微动螺旋8用于调节结构架1，使结构架I上的环形水准器115的有色液体面与平面镜2的镜面平行，使横轴6与水平面平行。固定托盘9由一块金属板制成，用于本实用新型装置固定在巷道顶板上。
[0026]以下对本实用新型的工作原理进行说明。
[0027]如图3所示，巷道正常掘进时，由测量人员在A、B、C处放设巷道中线点，并在A点后安装激光指向仪10。由于生产需要，要在D点处实现巷道变坡。
[0028]传统解决方法是当掘进队组在到达D点后，继续向前掘进，一直掘进到F处后，再有测量人员在D、E、F处放设测点，然后将激光指向仪移到D处，继续指向掘进。
[0029]采用本实用新型装置后，掘进队组到达D点后，在D点处安装激光变坡指向仪，调整好平面镜倾角i，然后沿射出激光继续向前掘进。
[0030]平面镜倾角i的计算方法为:
[0031]图4中，a-入射角，b-激光射出坡度，C-激光入射坡度，1-平面镜倾角
[0032]因为a=i+ba=c_i
[0033]故i+b= c~i 2i=c_b
[0034]因此i=l/2(c_b) [0035]由于b、c为已知值，所以i角可求。
[0036]以下采用本实用新型装置与传统方法比较:
[0037]①提高工程质量
[0038]传统方法，掘进队组需要在没有坡度指向的情况下盲掘D点到F点间的约20m距离。因为如果D、E、F的点间距太小，激光指向仪的指向误差会较大，所以这20米的巷道坡度无法保证按设计施工。
[0039]本实用新型在掘进队组超过D点I~2米后就可以安装激光变坡指向仪，避免了没有坡度指向的掘进工程。
[0040]②节省测量工作量
[0041]传统方法，掘过D点20米后，由测量组(至少4人)携带全站仪，三脚架，棱镜等仪器，放设出D、E、F点，并计算出各点高程，然后再重新安装激光指向仪。
[0042]本实用新型由于在A、B、C处的激光指向仪的激光坡度已知，计算出平面镜倾角i，调整竖盘读数，完成变坡指向。该工作只需一个人就可以完成。
[0043]③减少对掘进队组的时间影响
[0044]传统方法，完成三个测点的放设需要60~90分钟的时间。
[0045]本实用新型由一个人，10~20分钟就可以完成。
【权利要求】
1.一种激光变坡指向仪，其特征在于:包括结构架(I)、平面镜(2)、竖直度盘(3)和两个环形水准器， 环形水准器包括一个装有一半有色液体的环形玻璃管，两个环形水准器沿竖直方向设置并固定于结构架(I)内，两个环形水准器互相垂直，其中，环形水准器I (4)沿结构架(I)左右方向固定，环形水准器II (5)沿结构架(I)前后方向固定； 所述的平面镜(2)沿水平方向设置，平面镜(2)中部固定在支撑于结构架(I)两端的沿结构架(I)前后方向水平设置的横轴(6)上，竖直度盘(3)垂直固定于转轴(6)。
2.根据权利要求1所述的激光变坡指向仪，其特征在于:结构架(I)外侧面固定有垂直制动螺旋(7)，垂直制动螺旋(7)包括一个固定在结构架外侧面上的带有螺孔的支架和穿过螺孔的螺丝，旋转螺丝时，螺丝可与横轴(6)延伸出结构架(I)的端部锁紧。
3.根据权利要求1或2所述的激光变坡指向仪，其特征在于:所述的结构架(I)顶端固定有两个沿结构架(I)前后方向设置的水平微动螺旋(8)，水平微动螺旋(8)上方设有固定托盘(9)，水平微动螺旋(8)包括一个脚螺旋，脚螺旋下端固定于结构架(I)顶部，上端固定于固定托盘(9)。
【文档编号】G01C15/00GK203629577SQ201320871335
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】任海青, 陈振国, 刘月文, 杨斌, 孟祥斌, 付茂全 申请人:大同煤矿集团有限责任公司