一种透镜聚焦式激光接收靶的制作方法

1.本发明属于煤矿下一种激光定位技术，特别涉及一种聚焦式激光靶定位方法。


背景技术：

2.煤炭工业在我国生产中占有极其重要的位置，井下巷道施工自动化更是煤炭行业的热点研究领域，自动定向掘进技术是其中最为关键的研究内容之一。在矿山巷道定向掘进中，激光具有高方向性、高单色性、能量集中等优点，能准确的指示出巷道的方向，能有效的提高巷道的施工质量和施工进程，大大的提高了巷道施工的质量和速度。
3.目前我国普遍使用的定向掘进方式，仍是基于传统的“点激光指向仪定位法”。这种方法需要靠施工人员肉眼观察，判断方向。在自动化水平日益提高的今天，这种技术定位指向精度低，巷道施工的效率大大降低。
4.基于以上原因，对于井下定向施工的精确性和快速性，是目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了提高定向施工的准确性和快速性，本发明提供了一种能定位430~800nm波长的激光的接收装置，可以实时精确检测到激光的中心位置。
6.本发明为检测激光的中心位置，提供一种激光接收装置，具体技术方案如下：角度调整装置包括：底座，支撑架（两短一长），连杆，角度调节杆，螺纹杆；清灰装置包括：进风管，出风管；外壳，吸灰装置；激光接收装置包括：机箱，玻璃，36个凸透镜组成的一个大透镜和36个光敏元件以及内部电路。
7.所述的长支撑架安装在底座的后方由螺栓固定，底座的前方左右两侧各安装一个短支撑架，安装方法与长支撑杆相同。长支撑架顶部打一个通孔，用于安装调节杆。短支撑杆顶端打一通孔，与外壳的底部用铁柱连接。铁柱与短支撑杆和外壳都是过渡配合。
8.所述的角度调节杆由两部分组成：固定帽和调节杆。
9.固定帽轴向通孔，内孔与调节杆外径过渡配合。固定帽周向有一通孔，由螺栓固定在调节杆上。调节杆轴向通孔，通孔有内螺纹与螺纹杆外螺纹配合。
10.调节杆外部有阶梯，与长支撑杆内孔间隙配合，梯台用于一侧轴向固定调节杆，另一侧由固定帽轴向固定。调节杆外部末端有手柄，可以通过周向旋转手柄改变激光接收装置与底座之间的夹角，使激光接收器的平面与激光垂直。
11.所述的螺纹杆一端打一通孔，与连杆用铁柱连接，铁柱与螺纹杆和连杆都是过渡配合。螺纹杆除了打孔一端，剩余都铺满外螺纹。
12.所述的连杆用与连接螺纹杆和外壳之间的连接。连杆与外壳之间用铁柱连接，铁柱与连杆和外壳都是过渡配合。
13.在角度调节过程中，顺时针旋转角度调节杆的手柄，角度调节杆的内螺纹会推动
螺纹杆向前运动，外壳顶端底部与短支撑杆相连固定，激光接收装置只能向前摆动。反之，逆时针旋转角度调节杆，角度调节杆的内螺纹会推动螺纹杆向后运动，激光接收器向后摆动。本发明可以通过旋转角度调节杆，改变激光接收装置与底座的角度，可以接收任意方向上的激光。
14.所述清灰装置的外壳外部与短支撑杆和螺纹杆连接，用于角度调节和支撑固定。内部有凸台，凸台上有螺纹孔，用于固定激光接收转置。外壳四周有二十四个通孔，每侧有六个均匀分布。外壳正面设计了四个吸灰装置，用于吸走出风管吹走的灰尘。
15.所述的进风管入口外接在鼓风机上，出口与出风管相连。压缩空气从鼓风机进入进风管，再从进风管进入出风管中。
16.所述的出风管安装在外壳上。出风管有一个进风口，有二十四个出风口，外壳的每侧有六个出风口。出风管的入口与进风管相连，出口对着接收装置的玻璃。
17.所述的吸灰装置安装在外壳的正面，一共四个，分别用螺栓连接固定在正面的四个边上。吸灰装置尾部外接抽风机，在灰尘较多时，吸灰装置可以吸走出风管吹起的灰尘。
18.由于在井下工作，灰尘较多，可能会发生灰尘将接收装置挡住或使激光发生折射的现象，妨碍接收装置采集激光。为防止这一现象的产生，本发明设计一种清灰装置，可以清除落在激光接收装置上的灰尘。
19.清灰装置外接鼓风机，将压缩空气从鼓风机送入进风管，进风管出口连接出风管，压缩空气经过出风管内部管道分成六股，从出风管的出风口排出。每侧都有六个出风口，排出的压缩空气在激光接收装置表面产生对流，将表面的灰尘吹离激光接收装置。为保证吹离的灰尘不会再影响激光接收装置，本发明在灰尘被吹走的方向上安装四个吸灰装置，增强了清灰装置的可靠性，提高激光接收器在恶劣环境下的精准度和抗干扰能力。
20.本发明的激光接收装置要有良好的气密性，连接处要用橡胶垫密封，防止井下的灰尘进入，降低了接收装置的精准度。
21.所述的机箱分由顶盖和箱体组成。
22.顶盖和箱体之间由螺栓连接用于固定玻璃。在顶盖和箱体预留要有橡胶垫槽，橡胶垫即用于隔绝空气，又防止在安装顶盖的过程中，将玻璃压碎。
23.箱体外部有凸台，凸台上有螺纹孔，与外壳用螺栓固定。箱体内部有凸台，凸台上安装橡胶垫，用于固定透镜。箱体内部安装电路板，由螺栓固定。箱体底部打孔，安装连接器，连接器与通孔要用密封胶密封。连接器主要作用是将光敏元件采集的数据信号传送到外面。
24.所述的透镜由36个小凸透镜组成。每个小凸透镜都是正方形的，按照6
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6排列成一个大正方形。当激光打在36个小透镜的任意一个上，小透镜可以将激光聚焦在它所对应光敏元件，增强激光接收装置的准确性。
25.可选的光敏元件可以采用光电池，也可以采用光电二级管。光电池价格便宜，精确度低，可以直接检测；光电二极管精确度高，需要配合跨组放大器放大，配套器件价格昂贵。在不考虑成本的情况下，优选光电二极管检测，光电二级管可以检测430~800nm波长的激光。
26.所述的内部电路是包含36个光敏元件。当激光经过透镜的聚焦照射在某一光敏元件上，光敏元件通过光电效应，将激光的光能转化成电能，当内部电路检测到光敏元件的两
端电压发生较大变化时，内部电路就认定激光打在该光敏元件上，经过滤波，整流，放大，将信号通过连接器，传递给外部上位机。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：角度调节装置可以改变激光接收装置与底座的角度，可以接收任意方向上的激光；清灰装置可以清除落在激光接收装置上的灰尘，提高激光接收器在恶劣环境下的精准度和抗干扰能力。激光接收装置可以更精确、更快速地检测波长为430~800nm激光的中心位置。
附图说明
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
29.图1是本发明的一种透镜聚焦式激光接收靶的正视图。
30.图2是本发明的一种透镜聚焦式激光接收靶的背面轴测视图。
31.图3是本发明的一种透镜聚焦式激光接收靶的正面轴测视图。
32.图4是本发明的一种透镜聚焦式激光接受靶的侧面剖视图。
33.图5、图6是本发明的一种透镜聚焦式激光接受靶的两个极限位置。
34.图7是本发明的出气管的剖面图。
35.图8是本发明透镜的示意图。
36.图9是本发明底座的俯视图。
37.图10是本发明箱体的局部放大视图。
38.附图标记说明：1.底座；2.短支撑杆；3.长支撑杆；4.调节杆；5.固定帽；6.螺纹杆；7.外壳；8.连杆；9.箱体；10.玻璃；11.橡胶垫；12.顶盖；13.透镜；14.出气管；15.铜螺柱；16.内部电路；17.上下吸灰装置；18.左右吸灰装置；
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.如所示图1所示，本发明公开一种激光中心定位装置，能定位430~800nm波长的激光的接收装置，可以实时精确检测到激光的中心位置。
40.为便于理解，规定图1为正面，图1的后视图为背面，图1的俯视图为顶部，图1的左视图为左面。
41.下面结合图2，图3，图4对本实施例进行详细说明。
42.激光接收靶角度调节装置由底座1，短支撑杆2，长支撑杆3，角度调节杆组件（4和5），螺纹杆6，连杆8组成。
43.所述的底座1如图7所示，靠前左右两侧对称各有一个槽用于定位安装两个短支撑杆2；在底座1中线靠后的位置有一个槽用于定位安装长支撑杆3。底座于长短支撑杆用螺栓连接。
44.短支撑杆2是两个大小形状相同的杆，平行安装在底座上。短支撑杆2底部为正方
形，四角有四个通孔，顶部为u型支撑座，与外壳7用铁柱相连，限制了外壳的前后左右的移动的自由度，使外壳只能前后摆动。
45.长支撑杆3安装与底座的中后方，顶部有通孔用于周向固定角度调节杆组件（4和5）。
46.所述的角度调节杆组件（4和5）由调节杆4和固定帽5组成。
47.调节杆4有三个阶梯，第三个阶梯也是直径最大的阶梯，末端安装一个手柄，增大了角度调节杆的力臂，使工人在调节角度时更加省力。第二阶梯用做定位轴肩，如图4所示，第二阶梯轴肩与长支撑杆接触对角度调节杆起轴向固定的作用。第一阶梯与长支撑杆的通孔接触，两者间隙配合，需加润滑油进行润滑。第一阶梯侧面有一盲孔，用于安装定位固定帽5。调节杆4中间为螺纹通孔，与螺纹杆6外螺纹互相啮合。通过旋转调节杆，可以控制螺纹杆向前或向后运动。防止反作用力使调节杆远离支撑杆，在第一阶梯安装固定帽，固定了调节杆的轴向移动。
48.所述的连杆8是用于连接外壳7和螺纹杆6。可以把螺纹杆的前后运动转化成激光接收靶的前后摆动。
49.具体激光接收靶的角度调节装置的操作过程如下：顺时针旋转调节杆4，角度调节杆的内螺纹推动螺纹杆6向前运动，带动连杆8和外壳7向前运动。因为外壳底部由短支撑杆固定，所以外壳只能向前摆动。反之，逆时针旋转调节杆4，螺纹杆6向后运动，拉动连杆8和外壳向后运动，致使外壳向后摆动。
50.图5、图6为激光接收靶的两个的极限位置，本发明可以通过旋转角度调节杆选择两个极限位置之间的任意角度。
51.激光接收靶的清灰装置是由外壳7、进风管、出风管14、吸灰装置套件（17、18）组成。
52.所述的外壳7背面底部左右各一个支撑座，左右两个支撑座沿中线位置对称，支撑座左右面中心位置有通孔，与短支撑杆用铁柱连接。铁柱与外壳支撑座过盈配合，铁柱与短支撑杆之间过渡配合。外壳7背面中上部中线有一支撑座母座，与连杆8用铁柱相连。支撑座母座左侧中心位置有一通孔，与铁柱之间过渡配合，连杆8与铁柱之间过盈配合。
53.外壳7正面有凸台，凸台四角倒圆角，四边各有两个安装孔，用于安装吸灰装置（17、18）。每条边上的两个孔沿中线对称。
54.外壳7内部有凸台，凸台的上下边宽，左右边窄。凸台四角各一个孔，上下边中线处有各有一个孔，共六个孔，用于安装固定机箱。
55.外壳7顶部、底部、左侧、右侧各有六个通孔。每面的六个通孔中心在一条直线上，每个通孔间距相同，六个通孔沿中心对称。
56.所述的进风管为普通软管用于连接鼓风机和出风管。
57.所述的出风管14截面如图7所示，进风管内部中空，有一个进风口，二十四个出风口。进风管入口在右侧，出风口每条边上各六个。每条边上的出风口，间距相等，沿中线对称，出风管的出风口弯向激光接收靶的玻璃，出风口长度，不超过顶盖12的内边线。
58.所述的吸灰装置套件（17、18）有两组，每组两个吸灰口，共四个吸灰口位于外壳7正面凸台的四条边上。上下吸灰口17安装在外壳7的正面顶部和底部。上下吸灰口17大小，形状相同。吸灰口内部中空，末端有出口与抽风机相连，两侧有凸台，凸台上各有一个安装
孔。上下吸灰口17的中线与外壳7中线重合，两侧的安装孔与外壳边上的螺纹孔对应，两者之间用螺栓连接固定。左右吸灰口18安装方法和大小结构与上下吸灰口17类似，区别在于上下吸灰口17的两侧凸台位于吸灰口的中线位置，而左右吸灰口的两侧凸台位于吸灰口中线和吸灰口入口之间。
59.激光接收靶的激光接收装置由箱体9、玻璃10、橡胶垫11、顶盖12、透镜13、铜螺柱15、激光接收靶内部电路16组成。
60.所述的玻璃10采用防爆玻璃，正面为正方形，四周固定在箱体15上，玻璃的厚度与与箱体槽的深度一致，这样即保证了装置气密性又保证了透镜的安全性。
61.所述的顶盖12安装在箱体15上。顶盖的长和宽相等，中间挖空，方便激光穿过。正面有八个安装孔，顶盖的四角各一个，每条边的中心各一个。背面有一个正方形的窄槽，安装橡胶垫，保证激光接收靶的密封性。
62.每个激光接受靶需要两个橡胶垫11，分别安装在顶盖和箱体上，形状为正方形窄条。所述的橡胶垫11比顶盖和箱体的槽略厚一些，防止安装顶盖时压碎玻璃并给予装置一定的气密性。
63.所述的透镜13如图8所示，整块透镜为玻璃制成。透镜13外部有凸台，凸台四角有安装孔，安装固定在机箱内部凸台上。内部由三十六个形状、大小相同的正方形小凸透镜组成。三十六个小凸透镜按照6
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6均匀排列，当激光照在某一个小凸透镜时，小凸透镜可以将激光聚焦在光敏元件上，增强了设备测量的灵敏度。
64.所述的箱体9的角局部视图如图10所示，箱体正面有一凸台，凸台上有八个个安装孔，与顶盖的通孔位置对应，用螺栓固定。凸台外部的顶部和底部有定位孔，与外壳7内部的螺孔孔对应。凸台内部有正方形槽，用于固定防爆玻璃，防止玻璃滑移，槽的四角有圆型槽，方便拆卸玻璃。正方形槽底部另有一个安装橡胶垫的槽。箱体9内部凸台，四角各有一个安装孔，用于固定透镜13，防止机器工作时震动导致透镜滑动，损坏透镜。箱体内部的底部四角各有一个螺纹孔，非通孔，与铜螺柱顶起内部电路板，便于固定电路板和给电路内部连线留出空地。箱体底部打孔，安装连接器，连接器与通孔要用密封胶密封。连接器主要作用是将光敏元件采集的数据信号传送到外面。
65.所述接收靶内部电路16有三十六个光敏元件，按6
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6排列在电路板上，每个光敏元件之间间距相等。电路板四角有通孔由螺丝和铜螺柱固定在箱体上。当激光经过透镜的聚焦照射在某一光敏元件上，光敏元件通过光电效应，将激光的光能转化成电能，当内部电路检测到光敏元件的两端电压发生较大变化时，内部电路就认定激光打在该光敏元件上，经过滤波，整流，放大，将信号通过连接器，传递给外部上位机。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。