一种测量矿井下明渠泥位的机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，具体涉及明渠测量技术领域。其解决了现有技术中在测量煤矿排水明渠的水流量中，由于明渠底部产生沉淀物带来较大误差的不足。该测量矿井下明渠泥位的机械臂，包括外壳，所述外壳内设有基座、控制器、显示器和伸缩臂，基座上安装有连有编码器的电机，编码器和电机电控连接控制器，伸缩臂包括螺杆，螺杆的外围套有内层套筒，内层套筒的外围套有外层套筒，电机的机轴通过联轴器连接螺杆，伸缩臂的底端安装有底部探头，顶端安装有顶部探头，底部探头和顶部探头均与控制器电控连接，通过底部探头与顶部探头的配合实现测量。

A Manipulator for Measuring Mud Level in Underground Open Channel of Mine

【技术实现步骤摘要】
一种测量矿井下明渠泥位的机械臂
本专利技术公开了一种明渠测量
，具体涉及一种测量矿井下明渠泥位的机械臂。
技术介绍
为测量煤矿排水明渠的水流量通常采用堰法，需要测量水流高度，通常在水面上方安设超声波测距传感器测量探头与水面的距离来推算水流高度。由于明渠内的排水为含有大量杂质的污水，所以会在明渠底部产生沉淀物，抬高明渠底部(即水流底部)高度，带来测量误差。以前需要人工手动测量泥沙淤积量定期清理泥沙，由于人工测量不够及时、测量误差大等原因导致计算机进行流量计算时误差大，而且矿下明渠环境复杂，频繁的人工测量也给测量人员带来危险。为此，特别需要研制一种测量矿井下明渠泥位的机械臂。目前国内采用堰法测量明渠流量，没有考虑水流中杂质的沉淀对明渠底部的抬高造成的测量误差，也没有相应的测量设备能获得水流底部的位置。因此设计一种测量矿井下明渠泥位的机械臂具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一种能够自动测量明渠水流底部泥沙层的厚度，消除测量过程中水流中的沉淀对测量测结果造成的误差的测量矿井下明渠逆位的机械臂。本专利技术具体采用如下技术方案：一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，包括外壳，所述外壳内设有基座、控制器、显示器和伸缩臂，基座上安装有连有编码器的电机，编码器和电机电控连接控制器，伸缩臂包括螺杆，螺杆的外围套有内层套筒，内层套筒的外围套有外层套筒，电机的机轴通过联轴器连接螺杆，伸缩臂的底端安装有底部探头，底部探头包括第一霍尔开关和第一磁铁，第一磁铁上连有触头，伸缩臂的顶端安装有顶部探头，顶部探头包括第二霍尔开关和第二磁铁，第二霍尔开关安装于基座上，第二磁铁固定于伸缩臂的顶部，底部探头和顶部探头均与控制器电控连接。优选地，所述内层套筒与外层套筒之间缠绕有导线，导线用于连接触头与控制器，导线通过外层套筒顶端的引出线开孔穿出并向下逆时针缠绕于外层不锈钢套筒，下端固定于外壳底部内壁处，并经外壳内壁向上连接控制器。优选地，所述外壳的底部设有除污密封垫。优选地，所述控制器包括电源模块、单片机、M-BUS通信电路、时钟模块、闪存模块、温度采集模块、显示模块、电机驱动模块和电机供电模块；控制器通过内部总线与时钟模块和闪存模块连接，通过串口与M-BUS通信电路连接；温度采集模块通过通用输入输出端口与控制器连接；显示模块通过IIC总线与控制器连接；电机驱动模块与第一霍尔开关和第二霍尔开关并联后与控制器连接。优选地，所述基座的上端面固定有铜柱，铜柱上方固定有电机固定板，电机通过电机固定板和螺栓固定。优选地，所述外壳呈圆柱形，控制器、显示器和基座位于外壳的上部。优选地，所述外壳、内层套筒和外层套筒均采用不锈钢材料制成。优选地，在测量时，控制器通过控制电机的正转带动螺杆转动，螺杆的转动带动整个伸缩臂下移，当触头触碰到泥沙与水层的交界面时，触头连同第一磁铁一起上移，当第一霍尔开关探测到第一磁铁的磁场时，第一霍尔开关导通，并把信号通过导线传递到控制器，控制器通过分析计算并记录测量的距离数据值，并将测量的数据值传送至网络上端的信号转换器，信号转换器通过工业以太网将数据传输到地面工控机，同时控制器控制电机反转带动伸缩臂上移，当伸缩臂上移回到起始位置时，第二霍尔开关感应到第二磁铁的磁场导通，信号通过导线传递到控制器，控制器控制电机停转，完成一个测试过程。本专利技术具有如下有益效果：该机械臂通过获得水流底部的位置，再结合超声波测距传感器测得的水流顶部位置，可得到比较准确的水流高度，消除因明渠底部抬高而带来的测量误差，实现了自动测量明渠水流底部泥沙层的厚度，测量准确可靠，明显地提高了测量的效率。附图说明图1为测量矿井下明渠泥位的机械臂结构示意图；图2为图1中A部分的放大示意图；图3为图1中B部分的放大示意图；图4为图1中C部分的放大示意图；图5为控制器控制逻辑示意图。其中，1为外壳，2为伸缩臂，3为控制器，4为显示器，5为编码器，6为电机，7为螺杆，8为导线，9为内层套筒，10为外层套筒，11为基座，A-1为触头，A-2为第一磁铁，A-3为第一霍尔开关，B-1为第二磁铁，B-2为除污密封垫，C-1为联轴器，C-2为第二霍尔开关，C-3为铜柱，C-4为电机固定板。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：如图1-图4所示，一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，包括外壳1，所述外壳1内设有基座11、控制器3、显示器4和伸缩臂2，基座11上安装有连有编码器5的电机6，编码器5和电机6电控连接控制器3，伸缩臂2包括螺杆7，螺杆7的外围套有内层套筒9，内层套筒的外围套有外层套筒10，外壳1、内层套筒9和外层套筒10均采用不锈钢材料制成，电机6的机轴通过联轴器C-1连接螺杆，伸缩臂2的底端安装有底部探头，底部探头包括第一霍尔开关A-3和第一磁铁A-2，第一磁铁A-2上连有触头A-1，伸缩臂2的顶端安装有顶部探头，顶部探头包括第二霍尔开关C-2和第二磁铁B-1，第二霍尔开关C-2安装于基座11上，第二磁铁B-1固定于伸缩臂2的顶部，底部探头和顶部探头均与控制器电控连接。内层套筒9与外层套筒10之间缠绕有导线8，导线8用于连接触头A-1与控制器3，导线8通过外层套筒顶端的引出线开孔穿出并向下逆时针缠绕于外层不锈钢套筒，下端固定于外壳底部内壁处，并经外壳内壁向上连接控制器。外壳的底部设有除污密封垫B-2。控制器包括电源模块、单片机、M-BUS通信电路、时钟模块、闪存模块、温度采集模块、显示模块、电机驱动模块和电机供电模块；控制器芯片采用STM32F103RCT6单片机和外围电路，控制器通过内部总线与时钟模块和闪存模块连接，通过串口与M-BUS通信电路连接；温度采集模块通过通用输入输出端口与控制器连接；显示模块通过IIC总线与控制器连接；电机驱动模块与第一霍尔开关和第二霍尔开关并联后与控制器连接。基座的上端面固定有铜柱C-3，铜柱C-3上方固定有电机固定板C-4，电机通过电机固定板和螺栓固定。外壳呈圆柱形，控制器、显示器和基座位于外壳的上部。如图5所示，制器通过控制电机的正转带动螺杆7转动，螺杆7的转动带动整个伸缩臂下移，当触头A-1触碰到泥沙与水层的交界面时，触头A-1连同第一磁铁A-2一起上移，当第一霍尔开关探测到第一磁铁的磁场时，第一霍尔开关导通，并把信号通过导线传递到控制器，控制器通过分析计算并记录测量的距离数据值，并将测量的数据值传送至网络上端的信号转换器，信号转换器通过工业以太网将数据传输到地面工控机，同时控制器控制电机反转带动伸缩臂上移，当伸缩臂上移回到起始位置时，第二霍尔开关感应到第二磁铁B-1的磁场导通，信号通过导线传递到控制器，控制器控制电机停转，完成一个测试过程。精确延时24小时后循环重复上述测量过程。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。当然，上述说明并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不仅限于上述举例，本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设有基座、控制器、显示器和伸缩臂，基座上安装有连有编码器的电机，编码器和电机电控连接控制器，伸缩臂包括螺杆，螺杆的外围套有内层套筒，内层套筒的外围套有外层套筒，电机的机轴通过联轴器连接螺杆，伸缩臂的底端安装有底部探头，底部探头包括第一霍尔开关和第一磁铁，第一磁铁上连有触头，伸缩臂的顶端安装有顶部探头，顶部探头包括第二霍尔开关和第二磁铁，第二霍尔开关安装于基座上，第二磁铁固定于伸缩臂的顶部，底部探头和顶部探头均与控制器电控连接。

【技术特征摘要】
1.一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，包括外壳，其特征在于，所述外壳内设有基座、控制器、显示器和伸缩臂，基座上安装有连有编码器的电机，编码器和电机电控连接控制器，伸缩臂包括螺杆，螺杆的外围套有内层套筒，内层套筒的外围套有外层套筒，电机的机轴通过联轴器连接螺杆，伸缩臂的底端安装有底部探头，底部探头包括第一霍尔开关和第一磁铁，第一磁铁上连有触头，伸缩臂的顶端安装有顶部探头，顶部探头包括第二霍尔开关和第二磁铁，第二霍尔开关安装于基座上，第二磁铁固定于伸缩臂的顶部，底部探头和顶部探头均与控制器电控连接。2.如权利要求1所述的一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，其特征在于，所述内层套筒与外层套筒之间缠绕有导线，导线用于连接触头与控制器，导线通过外层套筒顶端的引出线开孔穿出并向下逆时针缠绕于外层不锈钢套筒，下端固定于外壳底部内壁处，并经外壳内壁向上连接控制器。3.如权利要求1所述的一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，其特征在于，所述外壳的底部设有除污密封垫。4.如权利要求1所述的一种测量矿井下明渠泥位的机械臂，其特征在于，所述控制器包括电源模块、单片机、M-BUS通信电路、时钟模块、闪存模块、温度采集模块、显示模块、电机驱动模块和电机供电模块；控制器通过内部总线与时钟模块和闪存模块连接，通过串口与M-BUS通信电路连接；温度采...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乐年，郇志浩，殷秀程，
申请(专利权)人：山东科技大学，青岛海诚自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37