[发明专利]一种基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置

权利要求书

1.一种基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，称该装置为激光标示仪，其特征在于：激光标示仪，实质上为一种激光光路调整装置，共包括三个功能模块，分别为：棱镜折射光路调整模块(1)、光栅衍射光路调整模块(2)、振镜扫描光路调整模块(3)；棱镜折射光路调整模块(1)依次由激光发生装置(4)、光学棱镜元件(5)和弯曲度调整元件(6)组成；光栅衍射光路调整模块(2)依次由激光发生装置(7)和光栅元件(8)组成；振镜扫描光路调整模块(3)依次由激光发生装置(9)、X方向反射镜片(10)、X方向伺服电机(11)、Y方向反射镜片(12)、Y方向伺服电机(13)、距离测量反馈装置(14)和控制装置(15)组成。

2.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：棱镜折射光路调整模块(1)中，激光发生装置(4)发出点状激光，经过光学棱镜元件(5)，折射成一条连续的激光线，通过弯曲度调整元件(6)可调整光学棱镜元件弯曲度的大小，从而改变连续激光线的弧度大小。

3.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：光栅衍射光路调整模块(2)中，激光发生装置(7)发出点状激光，经过光栅元件(8)，点状激光变为呈特定图案的连续激光线；根据掘进巷道的具体轮廓，刻制相应图案的光栅元件，所投射出的图案即掘进巷道的轮廓图案。

4.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：振镜扫描光路调整模块(3)中X方向伺服电机(11)和X方向反射镜片(10)相连接，Y方向伺服电机(13)和Y方向反射镜片(12)相连接，从而使X方向反射镜片(10)和Y方向反射镜片(12)分别随X方向伺服电机(11)、Y方向伺服电机(13)的转动而转动。

5.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：振镜扫描光路调整模块(3)中，激光发生装置(9)发出点状激光，激光先投射在由X方向伺服电机(11)驱动的X方向反射镜片(10)上，之后反射至由Y方向伺服电机(13)驱动的Y方向反射镜片(12)上，再由Y方向反射镜片(12)将激光反射出去，通过振镜在短时间内的高速扫描，投射出的众多点状激光连成一条连续的激光线。

6.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：振镜扫描光路调整模块(3)中，控制装置(15)包含图形编辑控制卡和振镜驱动卡，可接收来自SD卡内的图形文件，并按照该文件中的图形来控制X方向伺服电机(11)和Y方向伺服电机(13)的转动，通过对应的X方向反射镜片(10)和Y方向反射镜片(12)的反射来实现短时间内不同点的高速投射，从而形成相应的激光曲线。

7.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：振镜扫描光路调整模块(3)中，根据不同形状的巷道轮廓，可在计算机上利用绘图软件绘制不同的巷道断面轮廓图形，将绘制好的图形文件导入SD卡内，控制装置(15)根据SD卡中相应的图形文件来投射出不同类型的巷道轮廓图形。

8.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：振镜扫描光路调整模块(3)中，随着掘进机的掘进，激光发出点到巷道迎头的距离会不断发生变化，实际投射距离由距离测量反馈装置(14)测量并反馈至控制装置(15)，控制装置(15)根据具体的投射距离调整X方向伺服电机(11)和Y方向伺服电机(13)的转动过程，从而对投射出的激光图案进行调整，消除标示误差。

9.根据权利要求1所述的基于激光光路调整的掘进巷道轮廓标示方法及装置，其特征在于：在激光投射过程中，根据巷道轮廓形状与现场要求，可灵活采用一套设备居中投射或多套设备并用的工作方式来投射激光图案，在实际工作场合中，常采用多套设备并用的工作方式，每套设备安装在巷道的边缘或顶角，分别负责一部分激光图案的投射，最后共同拼接成一个整体图案，该方式不仅优化了激光投射路径，还降低了工人作业的危险程度，提高了工作安全性。