[发明专利]便携式采空区三维激光扫描测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种便携式采空区三维激光扫描测量装置，属于空间信息测量技术领域。 

背景技术

开采矿产资源形成的地下采空区是矿山安全生产的重大隐患，严重威胁矿区的安全生产和人民生命财产的安全。采空区冒落、地表塌陷易造成伤亡事故，非法、不规则开采形成的不明采空区严重威胁井下人员和设备的安全。因此，科学地揭示井下采空区的几何特性及相互的空间关系对矿山的生产和安全有着非常重要的作用，为空区的安全治理和资源回采提供准确的设计依据。 

目前针对采空区隐患，主要通过探地雷达、声发射探测、地应力测量、GIS等手段监测，但这些方法只能掌握采空区局部信息，未能测量出采空区的三维形态和空间位置信息，还未开发出用于采空区测量的三维激光扫描仪。 

现有的三维激光扫描技术虽然已形成了较为完善的产品系列，但这些三维激光扫描产品主要适用于地面目标物的三维形态扫描。而在矿山井下由于井下高温、高湿、高粉尘、空间狭小等恶劣环境，人员无法进入或由于安全原因不宜进入采空区，只能通过钻孔或者使用延长杆将扫描仪伸入空区测量，传统的监测手段无法实施测量。 

发明内容

本发明为解决现有的三维激光扫描技术中存在的只能用于地面目标的三维形态扫描、无法测量矿山井下采空区的问题，进而提供了一种便携式采空区三维激光扫描测量装置。为此，本发明提供了如下的技术方案： 

便携式采空区三维激光扫描测量装置，其特征在于，包括运动控制单元、镜头防护装置、激光测距传感器、径向电机、防护外壳、嵌入式控制单元、倾角传感器、轴向电机、底座、航空插头和固定转换单元、供电箱和PDA，运动控制单元的第一控制信号输出端与径向电机的控制信号输入端连接，运动控制单元的第二控制信号输出端与轴向电极的控制信号输入端连接，径向电机的力矩输出端与激光测距传感器的力矩输入端连接，激光测距传感器的测距信号输出端与嵌入式控制单元的测距信号输入端连接，倾角传感器的倾角信 号输出端与嵌入式控制单元的倾角信号输入端连接，嵌入式控制单元的控制信号输出端与运动控制单元的控制信号输入端连接，运动控制单元、径向电机、嵌入式控制单元、倾角传感器和轴向电机均设置在防护外壳中，防护外壳与底座固定连接，在底座上设置有航空插头和固定转换单元，供电箱接入航空插头，PDA通过无线方式控制仪器工作。 

本发明提供的便携式采空区三维激光扫描测量装置具有体积小、质量轻的特点，为矿山采空区三维形态测量提供了较好的解决方案。 

附图说明

图1为本发明的具体实施方式提供的便携式采空区三维激光扫描测量装置的结构示意图；图1中的标号7表示倾角传感器； 

图2为本发明的具体实施方式提供的在固定转换单元上连接三脚架或延长杆的便携式采空区三维激光扫描测量装置的结构示意图；图2中的标号7表示倾角传感器； 

图3为本发明的具体实施方式提供的激光扫描原理示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明的具体实施方式提供了一种便携式采空区三维激光扫描测量装置，如图1和图2所示，包括运动控制单元1、镜头防护装置2、激光测距传感器3、径向电机4、防护外壳5、嵌入式控制单元6、倾角传感器7、轴向电机8、底座9、航空插头10和固定转换单元11、供电箱12和PDA13，运动控制单元1的第一控制信号输出端与径向电机4的控制信号输入端连接，运动控制单元1的第二控制信号输出端与轴向电极8的控制信号输入端连接，径向电机4的力矩输出端与激光测距传感器3的力矩输入端连接，激光测距传感器3的测距信号输出端与嵌入式控制单元6的测距信号输入端连接，倾角传感器7的倾角信号输出端与嵌入式控制单元6的倾角信号输入端连接，嵌入式控制单元6的控制信号输出端与运动控制单元1的控制信号输入端连接，运动控制单元1、径向电机4、嵌入式控制单元6、倾角传感器7和轴向电机8均设置在防护外壳5中，防护外壳5与底座9固定连接，在底座9上设置有航空插头10和固定转换单元11，供电箱12接入航空插头10，PDA13通过无线方式控制仪器工作。