激光指向仪

在井下地质条件差,顶板压力较大的巷道中进行施工测量放线,所放的测量点受巷道顶板压力的影响,经常会发生不同程度的点位移动,有时上午放的一组测量点,下午就发现不一致,不得不再进行检查校线,而且每次校线,为保证检查的点能满足《煤矿测量规程》第91条的规定要求,往往得检查到导线起始点,给施工和测量放线带来了极大的困难,稍不注意还可能会出现偏差。

1 激光指向仪安装和调试

1·1 定点

利用经纬仪按图纸设计方位在巷道顶板上标定A、B、C三点(如图1所示),前后A、C两点距离大于30 m。

图1 激光指向仪安装和调试示意图

1、激光指向仪 2、激光仪托板 3、激光仪器架横梁 4、U型卡

5、竖直微动手轮 6、水平微动手轮 7、激光仪器架 8、激光方向

线

1·2 激光仪器架

考虑巷道顶板压力大,安装在顶板上不稳定,故采用激光仪器架。激光仪器架由横梁和埋设在巷道两边的支撑组成,横梁采用80 mm的槽钢,两边支撑采用50 mm钢管,为牢靠稳固,两边支撑均加工成“人”字形,横梁两端和两边的支撑顶部均焊有托板。把激光仪器架支撑分别埋设在巷道底板两边,横梁与两边支撑用螺丝联结,激光仪器架尺寸根据巷道断面大小而定,以不影响过车为准。

1·3 安装和调整

(1)在A点往后0·5 m左右埋设激光仪器架,首先用U型卡将激光托板安装在激光架横梁上,然后将激光指向仪放在托板上,接通电源,指向仪发出一束红光。

(2)移动U型卡,使指向仪大致在巷道设计方向A、B、C三点延线上,上紧螺丝,固定牢靠。

(3)调整指向仪水平微动手轮,使光束穿过A、B、C三点所挂垂线,此时的光束方向即为设计方向。

(4)按设计坡度调整指向仪竖直微动手轮,使光束按设计坡度指向。

(5)重复(3)、(4)步骤,直到两者同时满足为止。

2 技术分析

(1)利用激光仪器架,使激光指向仪不受巷道顶板压力影响。

(2)在没有使用激光指向仪前,每放一组线,前后两控制点的距离很近,一般不足10 m,由于巷道顶板压力影响,所放的线可能会发生变动或点位移动,会对巷道施工方向造成很大影响。使用激光指向仪后,由于前后两控制点的距离加长了,控制点发生同样的变动或位移,对巷道施工方向产生的影响就大大的减小了。

激光指向仪

一、概述

激光指向仪是一种用于测量激光器输出光束方向的仪器，通常用于激光器研发、光学系统定位和校准等领域。其主要原理是利用光学元器件将检测光束与一束已知方向的光束重合，以确定激光器输出光束的方向。

二、组成部分

一般来说，激光指向仪由光源、光学元器件、探测器等组成。下面分别对其进行介绍：

1. 光源

光源一般采用激光器或者LED，其稳定性和方向性决定了激光指向仪的灵敏度和准确度。在实际应用中，也需要根据需要选择不同波长的光源。

2. 光学元器件

光学元器件主要用于将检测光束与已知光束进行重合，常见的光学元器件包括：反射镜、透镜、棱镜等。通过调整光学元器件的位置和角度，可以实现测量过程中光束的精确定位和校准。

3. 探测器

探测器用于测量检测光束与已知光束的相对位置和方向，一般可以采用光电二极管、相位探测器等。探测器的精确度和响应速度也是影响激光指向仪测量精度的关键因素之一。

三、工作原理

激光指向仪的工作原理比较简单，其主要流程如下：

1. 发射一束已知方向的光束；

2. 调整光学元器件，将检测光束与已知光束重合；

3. 测量检测光束与已知光束的相对位置和方向；

4. 计算得出激光器输出光束的方向。

下面我们用一个简单的实例来解释其工作原理。假设我们需要测量一束激光器的输出方向。首先我们发射一束已知方向的光束，然后通过光学元器件将其反射到激光器输出点。此时，如果激光器输出光束的方向正确，则检测光束与已知光束应当重合。如果不重合，则需要调整光学元器件的位置和角度，直到检测光束与已知光束重合。由此，我们就可以得到激光器输出光束的方向了。

四、优缺点

激光指向仪的主要优点是其可以非常精确地测量激光器的输出方向，适用于一些对测量精度要求比较高的场合。同时，由于其原理比较简单，使用也比较方便，不需要进行复杂的设备校准与维护。

不过，激光指向仪也存在一些缺点。首先，其测量范围比较有限，一般适用于测量近距离的光学器件，对于远距离或者大型光学系统就比较不适用了。其次，由于其需要与已知光束进行比对，因此需要在测量前准备已知光束，否则测量就会出现误差。

一、 概述

1.产品特点

该仪器为矿用隔爆型。把光学系统及调节机构和电源部分全部密闭在隔爆壳体内。具有防尘、防爆、防潮、防水，防外物冲击能力强等特点。安装架体采用新颖的组合式钢体结构，可快速方便地固定在锚杆和矿工钢梁上。该仪器粗调方向360度任意，微调非常细腻，调节方便自如。光学系统采用自主研发的高倍率扩束聚焦镜组加上自制的玻璃镜片组激光器，组合成一套小体积镜筒置放于隔爆壳体内。真正做到光斑小，亮度高，射程远。电源部分采用自主研发的小体积宽电压交直流24~260V两用的电源模块，具有软启动和各种保护功能。使得整台设备结构紧凑、美观大方、安装方便快捷。是目前国内唯一具有射程达到1200米，斑点小于40毫米，宽电压交直流24~260V两用的新一代激光指向仪。

2.主要用途及适用范围

该仪器主要用于煤矿井下巷道及工作面的开采提供中腰线准确定位、竖斜井施工方向定位、综采支架及采煤机工作指向定位、井下运输轨道、风管、水管、电缆铺设等。还可为铁路、公路、地铁、桥梁、隧道、水坝、涵洞、建筑及输油管道铺设、材料加工等提供准直线。

3.型号的组成及其代表意义

Y B J - 1200

4.工作条件及使用环境

大气压：86～110Kpa 环境温度：-20～＋40℃

空气湿度：≤95%

含有爆炸性气体（甲烷）和煤尘混合物的煤矿井下环境。

5.防爆型式

矿用隔爆型，标志：ExdI

6.执行标准

QB/KX.YBJ1200-2008; GB3836-2000; MT870-2000

二、 结构特征与工作原理

结构特征：该仪器采用组合式钢体锁紧机架，仪器既能固定在单锚杆和双锚杆上，也可安装在矿工钢梁上。仪器通过锁紧机构使横向和竖向粗调方向360度任意。通过微调旋钮可在±4度范围内进行横向和竖向微调。该仪器把光学镜筒、激光器模组和电源模块全部封闭在隔爆壳体内。

工作原理：交流或直流电源（24～260V范围）供电后，通过电源模块转换射程1200米

每次使用激光指向仪前，首先应对激光指向仪的电源、发光情况以及各调节机构进行检查。检查合格后，方可用于给向。激光指向仪应安装在距掘进工作面不小于70m的地方，以免放炮造成损坏或发生位移。若利用它来指示巷道中线和腰线时，必须使光束在水平面内位于巷道的中线方向上，在倾斜面内位于巷道的腰线方向上。安置时必须根据经纬仪和水准仪标定的中线、腰线点来确定。所用中线、腰线点一般不少于三个，且相邻点间的距离应以大于30m为宜。

实地安置步骤如下（见下图）。

1、用经纬仪在巷道中表设三个中线点A、B、C，AB距离5m左右，BC距离30—50m。

2、在A点两侧各10cm左右处的顶板上各打一个钻孔，将预先准备好的锚杆埋入钻孔内，锚杆牢固后即可安装仪器。

3、仪器的安装的顺序是：

（1）将仪器悬吊架套在安装杆上。

（2）将安装杆两端分别插入两个的吊座的孔内。

（3）将两个安装吊座的孔分别套入两根锚杆上并调节高低，使安装杆大致水平后扭紧安装吊座的紧固螺母，即可同时锁紧锚杆的安装杆。

4、接通仪器电源，左右移动仪器，同时松开水平方向粗调锁紧螺丝，调整仪器，使光束对准前方B、C点的垂球线，然后扭紧悬吊架上的两个螺丝和水平方向粗调锁紧螺丝，再用激光镜筒上的水平方向微调手轮使光束准确对准B、C点的垂球线（垂线平分光斑）。

5、调节激光镜筒上的倾斜方向微调手轮，使水准管气泡居中。此时激光光束即处于水平状态，即给出了水平的激光光束。如果需要给出巷道的腰线，即具有一定坡度的激光光束，则通过简单的丈量和计算，即可标定出具有一定坡度的激光光束。方法是（有多种方法这里仅介绍一种）：

运用激光指向仪，一次指示巷道掘进的长度，应根据仪器的性能而定，只要光斑清晰，稳定即可。但随着巷道每掘进100m，应至少对中线、腰线进行一次检查测量，并根据检查测量的结果调整中线和腰线。 四、注意事项

（1）仪器在使用过程中，切勿用眼睛直视激光束，以免对眼睛造成伤害。