一种旋转光束激光坡比监控仪的制作方法

本实用新型属于基建施工测量装置，尤其涉及一种旋转光束激光坡比监控仪。

背景技术：

在土方挖掘施工中，为了达到设计要求和保证边坡安全，挖掘场地的边坡与水平面要保持一个符合设计要求的夹角，或称为坡比。若坡比变大会侵占肥槽，若坡比变小则安全性能降低，回填土量增加，产生索赔。保证坡比贴合设计值极其重要。传统的测量方法是采用塔尺和线坠，将塔尺垂直于上口线水平横放，使得线坠的底端正好在坑底，通过塔尺的伸出长度和线坠的长度计算出坡比。这种方法的缺陷是事后测量，无法控制开挖工程，随意性较大；容易受到风和人为因素的影响，难以获得准确的测量数据；在夜间操作尤为困难，在坡边工作的人员也存在安全风险。这样的施工方法也不能保证边坡坡度的准确性和边坡的平整度，在土方开挖的过程中也难免出现土方超挖的情况，施工质量低且浪费了施工资源。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种旋转光束激光坡比监控仪的技术方案，提高土方施工边坡的坡度准确性和边坡的平整度，避免土方超挖。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种旋转光束激光坡比监控仪，包括激光发射头，所述激光发射头发出照射到地面的直线光束；所述激光发射头安装在一个旋转的转动头上，所述转动头的旋转轴线垂直于所述激光发射头发出的光束；所述转动头能够调节所述旋转轴线与地面之间的倾角。

更进一步，所述转动头安装在一个倾角调节杆的顶端，所述倾角调节杆的底端连接一只倾角调节轴，所述倾角调节轴的轴线垂直于所述转动头的旋转轴线，所述倾角调节轴转动时改变转动头的旋转轴线与地面之间的倾角。

更进一步，所述倾角调节轴安装在一个滑座上；所述滑座设有驱动所述倾角调节轴转动的倾角调节齿轮。

更进一步，所述滑座设有锁定所述倾角调节齿轮的倾角锁定螺钉。

更进一步，所述倾角调节轴设有一块倾角指示板，所述倾角指示板设有自然下垂的重锤，所述倾角调节轴设有随所述倾角调节轴转动的倾角指针。

更进一步，所述旋转光束激光坡比监控仪设有机架，所述机架上设有滑轨，所述滑轨的后端与所述机架的后端铰接，所述机架的前端设有驱动所述滑轨向所述机架两侧摆动的调节丝杠；所述滑座以滑动配合安装在所述滑轨上并沿滑轨滑动，所述倾角调节轴的轴线垂直于所述滑座的滑动方向。

更进一步，所述转动头是连续转动的转动头，所述转动头设有4个～16个所述激光发射头，所述激光发射头以转动头旋转轴线圆周等分；所述转动头的旋转速度为20r/min～40r/min。

更进一步，所述转动头设有遮挡所述激光发射头向上方或侧向发出的光束的遮光罩。

更进一步，所述转动头是往复旋转的转动头，所述转动头在小于180°的范围内设有多个以转动头旋转轴线圆周等分的所述激光发射头，所述转动头的往复旋转角度不小于相邻两所述激光发射头之间的夹角。

更进一步，所述转动头的往复旋转频率为40次/min～100次/min。

本实用新型的有益效果是：采用旋转的激光束构成一个与土壤边坡吻合的光扇面，精确定位和测量开挖面，可用于引导土方挖掘的施工进程，也可对已挖掘出的边坡进行检测和校正，在夜间工作效果更为突出，设备结构简单，使用方便，实用性强，可靠性高，可有效控制土壤边坡的坡度和平整度，避免土方超挖，显著提高施工质量。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1是本实用新型结构图；

图2是本实用新型滑座部分放大图；

图3是图1的A局部放大图；

图4是本实用新型设有遮光罩的转动头结构图；

图5是本实用新型设有十六只激光发射头的转动头结构图；

图6是本实用新型往复旋转转动头的结构图；

图7是本实用新型操作示意图，具有四只激光发射头，构成180°光扇面；

图8是本实用新型操作示意图，具有十六只激光发射头，构成小于180°的光扇面。

具体实施方式

如图1、图2、图3，一种旋转光束激光坡比监控仪，包括激光发射头20，所述激光发射头发出照射到地面的直线光束；所述激光发射头安装在一个旋转的转动头30上，所述转动头的旋转轴线垂直于所述激光发射头发出的光束；所述转动头能够调节所述旋转轴线与地面之间的倾角γ。

所述转动头安装在一个倾角调节杆41的顶端，所述倾角调节杆的底端连接一只倾角调节轴42，所述倾角调节轴的轴线垂直于所述转动头的旋转轴线，所述倾角调节轴转动时改变转动头的旋转轴线与地面之间的倾角γ。

所述倾角调节轴安装在一个滑座10上；所述滑座设有驱动所述倾角调节轴转动的倾角调节齿轮43。

所述滑座设有锁定所述倾角调节齿轮的倾角锁定螺钉44。

所述倾角调节轴设有一块倾角指示板51，所述倾角指示板设有自然下垂的重锤52，所述倾角调节轴设有随所述倾角调节轴转动的倾角指针45。

所述旋转光束激光坡比监控仪设有机架60，所述机架上设有滑轨70，所述滑轨的后端与所述机架的后端铰接，所述机架的前端设有驱动所述滑轨向所述机架两侧摆动的调节丝杠71；所述滑座以滑动配合安装在所述滑轨上并沿滑轨滑动，所述倾角调节轴的轴线垂直于所述滑座的滑动方向。

如图4、图5所示，所述转动头是连续转动的转动头，所述转动头设有4个～16个所述激光发射头，所述激光发射头以转动头旋转轴线圆周等分；所述转动头的旋转速度为20r/min～40r/min。

所述转动头设有遮挡所述激光发射头向上方或侧向发出的光束的遮光罩80。

所述转动头是往复旋转的转动头，所述转动头在小于180°的范围内设有多个以转动头旋转轴线圆周等分的所述激光发射头，所述转动头的往复旋转角度α不小于相邻两所述激光发射头之间的夹角β。

所述转动头的往复旋转频率为40次/min～100次/min。

实施例一：

如图1至图3，一种旋转光束激光坡比监控仪，包括滑座10及发出直线光束的激光发射头20。

本实施例中，有四只激光发射头安装在一个旋转的转动头30上，转动头是连续悬动的转动头，四只激光发射头以转动头旋转轴线圆周等分分布，激光发射头的功率为200mW，激光发射头发出红色或绿色的直线激光光束。转动头的旋转轴线垂直于激光发射头发出的光束。转动头设有一个驱动电机31，带动激光发射头旋转，使激光发射头发出的激光束21构成一个光扇面（如图7所示）。转动头的转速为20r/min～40r/min。

转动头安装在一个倾角调节杆41的顶端，倾角调节杆与转动头的旋转轴线同轴。倾角调节杆的底端连接一只倾角调节轴42，倾角调节轴的轴线垂直于倾角调节杆（即垂直于转动头的旋转轴线）。倾角调节轴通过轴承46安装在滑座上；倾角调节轴转动时带动转动头移动，调节转动头旋转轴线与地面之间的倾角γ，从而调节转动头发出的光扇面与地面之间的夹角。

滑座设有倾角调节齿轮43，驱动倾角调节轴转动。本实施例中，倾角调节齿轮包括一对传动齿轮副，由一只较小的主动齿轮和一只较大的被动齿轮啮合，实现较大的传动比，以较为精确的调整倾角调节轴的转动角度。

滑座设有锁定倾角调节齿轮的倾角锁定螺钉44。倾角锁定螺钉顶压被动齿轮，使倾角调节轴保持在调定的位置上。

旋转光束激光坡比监控仪设有倾角显示装置，包括一块带有刻度的倾角指示板51，倾角指示板通过轴承53安装在倾角调节轴的一端，倾角指示板设有自然下垂的重锤52、使倾角指示板不会随倾角调节轴转动，保持与地面的相对位置。倾角调节轴的端头设有倾角指针45，倾角指针指向倾角指示板上的刻度，倾角指针随倾角调节轴转动，通过倾角指示板的刻度指示倾角调节轴的转动角度。

旋转光束激光坡比监控仪设有机架60，机架设有四只支腿61，为了稳定的放置在土壤地面上，支腿设有可插入土壤的刃脚62。

机架上设有水平方向的滑轨70，滑轨的上端是一条燕尾导轨，滑轨的后端与所述机架的后端通过销轴63铰接。机架的前端设有驱动所述滑轨向所述机架两侧摆动的调节丝杠71；滑轨的底面设有T型槽72，滑轨的T型槽通过滑块73连接调节丝杠。

滑座设有与滑轨的燕尾导轨配合的燕尾槽。滑座以滑动配合安装在滑轨上并沿滑轨滑动，调整滑座在机架上的前后位置。倾角调节轴的轴线垂直于滑座的滑动方向。

如图7所示，本实施例的旋转光束激光坡比监控仪在引导土方挖掘施工时，将机架安放在挖掘区域侧边的地面上，使滑轨的延伸方向尽量垂直于开挖线，用水平尺调整机架的支腿，使滑轨处于水平位置。通过倾角调节齿轮转动倾角调节轴，倾角指针在倾角指示板上指示出激光束构成的光扇面与地面（水平面）之间的倾角，将光扇面的倾角调整到设计要求的角度，然后通过倾角锁定螺钉锁定光扇面的倾角。开启激光发射头，所述光扇面在地面上照射出一条光线，在滑轨上滑动滑座，调整光扇面的前后位置；通过调节丝杠调整光扇面与开挖线之间的角度，使光扇面与开挖线重合。然后再推动滑座至开挖线内8cm～10cm处。

挖掘机开始工作，按照所见的光线向外开挖8cm～10cm左右，实现实时坡比控制。

由于转动头设有四个激光发射头，可以使开挖工作面保持至少两条激光束的照射，可以满足引导开挖的要求。更多的激光发射头会产生更好的效果。为了防止激光束向地面以上的方向照射而造成光污染，本实施例的旋转光束激光坡比监控仪还设有控制装置，使激光发射头的光束旋转到地面之上时停止发出光束，形成向下方照射光扇面，光扇面的扇形角θ为180°。

实施例二：

如图4，一种旋转光束激光坡比监控仪。本实施例是对实施例一的一种旋转光束激光坡比监控仪的改进。本实施例中，所述转动头设有遮光罩80，遮光罩的遮挡角度不小于180°，使遮光罩遮挡激光发射头向上方或侧向发出的光束，防止激光束对环境造成光污染，对人员造成伤害。

与实施例一使用控制装置的方案相比较，采用遮光罩控制激光光束的照射方向更为简便实用，可靠性也更高。

实施例三：

如图5，一种旋转光束激光坡比监控仪。本实施例是对实施例一的一种旋转光束激光坡比监控仪的改进。本实施例中，有十六只激光发射头20安装在转动头30上，转动头是连续转动的转动头，十六只激光发射头以转动头旋转轴线圆周等分分布。与实施例一相比较，采用十六只激光发射头具为清晰的光扇面，有更好的显示效果。

另外，如图8所示，在开挖工作面保持至少两条激光束的照射的条件下，本实施例可采用更小的扇形角θ，对较小的开挖工作面或局部工作面进行引导土方挖掘和监测，在使用中具有更好的灵活性。

实施例四：

如图6，一种旋转光束激光坡比监控仪。本实施例是对实施例一的一种旋转光束激光坡比监控仪的改进。本实施例中，有八只激光发射头20安装在转动头30上，八只激光发射头在小于180°的范围内以转动头旋转轴线圆周等分分布。本实施例中，相邻两只激光发射头间的夹角β=22.5°，八只激光发射头在157.5°的范围内圆周等分分布。

转动头是往复旋转的转动头，驱动电机31是步进电机，可方便的控制转动头的往复旋转角度α，往复旋转角度α应不小于相邻两所述激光发射头之间的夹角β，使激光发射头发出的光束构成一个连续的光扇面。本实施例中，往复旋转角度α=22.5°，等于相邻两所述激光发射头之间的夹角β。

当八只激光发射头全部开启时，转动头往复旋转使光束构成一个180°扇形角的光扇面。

本实施例中，转动头采用往复旋转方式，与实施例一相比较，不需要采用导电环为转动头供电和实施控制，可采用电缆直接供电和实施控制。可靠性更高。

可以根据工程的需要，开启不同数量的激光发射头，调整转动头往复旋转的角度，可方便地实现对工作面照射范围的调整。实用性更强，操作更为方便。