一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台制造技术

本发明专利技术公开了一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，涉及激光破岩技术领域，包括光学实验平台、实验腔体和激光发生装置，实验腔体设置在光学实验平台上，激光发生装置设置在实验腔体内；光学实验平台包括安装平台、滑动平台和实验台，安装平台底部的四角均固定有支脚，滑动平台滑动设置在安装平台的下方，滑动平台的滑动方向平行于安装平台，实验台通过三组多角度调节机构与滑动平台连接，三组多角度调节机构呈圆周均布，安装平台上开设有供实验台穿过的通孔。光学实验平台可多角度的调节矩形岩石样品与光纤准直聚焦头之间的相对位置关系，便于光纤准直聚焦头的安装校对，避免光纤准直聚焦头的安装偏差造成光学实验平台的损伤。的损伤。的损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台


[0001]本专利技术涉及激光破岩
，具体为一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台。

技术介绍

[0002]地下储藏的油气资源十分丰富，然而随着长时间的开采，对地下矿产资源的开发逐渐走向深部化，面对深部地层高地应力、岩石高硬度、地层复杂等特点，传统的钻探技术难以有效解决深部复杂地层的钻探问题。激光破岩技术也因其低成本、高效率、高可靠性等的优势在深部资源开采中展现了良好的应用前景，成为近年来研究的热点。此外，激光作为一种高能量密度的破岩利器，不同的参数如功率、功率密度等对于不同岩石样品的破坏机理均不相同，现有的激光破岩实验均在实验台上进行，由于激光具有较高的能量，为避免激光打偏造成设备或人员的损伤，激光破岩前需要进行激光校对，而现有的实验台只具有简单夹持岩石样品的功能，不能调节岩石样品与激光的相对位置，导致激光破岩设备的安装困难，同时激光容易作用在实验台上造成实验台的损坏。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，光学实验平台可多角度的调节矩形岩石样品与光纤准直聚焦头之间的相对位置关系，便于光纤准直聚焦头的安装校对，避免光纤准直聚焦头的安装偏差造成光学实验平台的损伤。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，包括光学实验平台、实验腔体和激光发生装置，所述实验腔体设置在所述光学实验平台上，所述激光发生装置设置在所述实验腔体内；所述光学实验平台包括安装平台、滑动平台和实验台，所述安装平台底部的四角均固定有支脚，所述滑动平台滑动设置在所述安装平台的下方，所述滑动平台的滑动方向平行于所述安装平台，所述实验台通过三组多角度调节机构与所述滑动平台连接，三组所述多角度调节机构呈圆周均布，所述安装平台上开设有供所述实验台穿过的通孔；所述多角度调节机构包括两组平行并排设置有升降机构，所述升降机构包括第一基座、第二基座、丝杆、滑座、连杆和光杆，所述丝杆设置在所述第一基座与第二基座之间，所述丝杆的一端与所述第一基座转动连接，另一端与所述第二基座转动连接，所述丝杆的两侧均设置有光杆，所述光杆与所述丝杆平行设置，所述光杆的一端与所述第一基座固定连接，另一端与所述第二基座固定连接，所述滑座螺纹连接在所述丝杆上，所述滑座滑动套设在所述光杆上，所述连杆的两端均固定有球体，所述滑座上固定有球座，所述连杆的一端与所述球座球型铰接，另一端与所述实验台球型铰接，所述滑动平台上设置有电机，所述电机的输出轴与所述丝杆的一端传动连接；所述实验腔体的底部设有安装开口，所述实验腔体的顶部采用透明材质制成，所
述安装平台平行固定有两组T型滑轨，两组所述T型滑轨对称分布在所述通孔的两侧，所述实验腔体的底部开设有两组与所述T型滑轨相适配的T型滑槽，所述实验腔体的滑动方向垂直于所述滑动平台的滑动方向；所述实验腔体内腔的中部固定有激光座，所述激光座底部的中心开设有圆槽，所述圆槽内设置有定位灯光。
[0005]进一步地，所述激光发生装置包括光纤激光器以及与光纤激光器连接的光纤准直聚焦头，所述光纤激光器用于发射不同功率的激光，所述光纤准直聚焦头的底座通过螺钉固定在所述激光座上。
[0006]进一步地，所述安装平台上设置有夹持机构，所述夹持机构用于对实验台上的矩形岩石样品进行夹持。
[0007]进一步地，所述夹持机构包括两组限位夹持机构和两组夹持机构，两组限位夹持机构和两组夹持机构分别对矩形岩石样品的四个侧面进行夹持，所述限位夹持机构包括第一气缸和第一施压板，所述第一气缸的底座固定设置在所述光学实验平台上，所述第一施压板球形铰接在所述第一气缸的伸缩轴上，所述第一施压板与矩形岩石样品的侧壁贴合，所述夹持机构包括第二气缸和第二施压板，所述第二气缸的底座固定设置在所述光学实验平台上，所述第二施压板球形铰接在所述第二气缸的伸缩轴上，所述第二施压板与矩形岩石样品的侧壁贴合。
[0008]进一步地，所述光纤准直聚焦头的侧壁设置有距离传感器，所述距离传感器用于检测矩形岩石样品与光纤准直聚焦头之间的破岩间距。
[0009]进一步地，所述光学实验平台的一侧设置有气体罐，所述气体罐的出气口连接有吹气管，所述吹气管远离所述气体罐的一端设置在所述光纤准直聚焦头的侧壁上。
[0010]进一步地，所述实验腔体的内腔为长方体形状，成像相机、红外测温仪和两组红外成像仪分别设置在所述实验腔体的四个内侧壁上，所述实验腔体的侧壁还设置有功率测试探头。
[0011]进一步地，所述安装平台的下方平行设置有传动丝杆和限位光杆，所述传动丝杆垂直于所述T型滑轨，所述传送丝杆与所述支脚转动连接，所述限位光杆与所述支脚固定连接，所述滑动平台与传动丝杆螺纹连接，所述滑动平台与所述限位光杆滑动连接，所述支脚上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述传动丝杆的一端传动连接。
[0012]进一步地，所述激光发生装置还包括激光器水冷机，所述激光器水冷机与所述光纤激光器连接用于对所述光纤激光器进行冷却。
[0013]本专利技术的有益效果是：1、一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，通过滑动平台的移动带动实验台移动，实验腔体可在光学实验平台上移动用于带动激光发生装置移动，从而便于调节激光发生装置与实验台之间的相对位置关系，使激光发生装置作用在实验台上的矩形岩石样品上，三组角度调节机构上的滑座同步滑动，从而带动实验台上下移动，用于调节矩形岩石样品与激光发生装置之间的间距，三组角度调节机构上的滑座差速滑动，从而使实验台产生偏转，进而使实验台上的矩形岩石样品以倾斜的角度进行激光破岩实验，实现对不同离焦量以及岩样旋转半径的破岩机制的研究。
[0014]2、通过定位灯光对光纤准直聚焦头的作用位置进行校对，开启定位灯光，调节定
位灯光与实验台之间的相对位置关系，使定位灯光的光照位置作用在实验台上，记录实验腔体在光学实验平台上的安装位置，然后再将实验腔体拆下进行激光发生装置的安装，最后再将实验腔体安装在记录的位置进行激光实验，从而可避免激光打偏造成光学实验平台损坏的情况。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台的整体结构示意图；图2为本专利技术一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台中多角度调节机构的立体图；图3为图1中A处放大图；图4为本专利技术一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台中光学实验平台的俯视图；图5为本专利技术一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台中光学实验平台的左视图；图6为本专利技术一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台中检测设备在实验腔体的分布示意图；图中，1
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光学实验平台，2
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实验腔体，3
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安装平台，4
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滑动平台，5
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实验台，6
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支脚，7
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通孔，8
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升降机构，9
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第一基座，10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，其特征在于，包括光学实验平台（1）、实验腔体（2）和激光发生装置，所述实验腔体（2）设置在所述光学实验平台（1）上，所述激光发生装置设置在所述实验腔体（2）内；所述光学实验平台（1）包括安装平台（3）、滑动平台（4）和实验台（5），所述安装平台（3）底部的四角均固定有支脚（6），所述滑动平台（4）滑动设置在所述安装平台（3）的下方，所述滑动平台（4）的滑动方向平行于所述安装平台（4），所述实验台（5）通过三组多角度调节机构与所述滑动平台（4）连接，三组所述多角度调节机构呈圆周均布，所述安装平台（3）上开设有供所述实验台（5）穿过的通孔（7）；所述多角度调节机构包括两组平行并排设置有升降机构（8），所述升降机构（8）包括第一基座（9）、第二基座（10）、丝杆（11）、滑座（12）、连杆（13）和光杆（14），所述丝杆（11）设置在所述第一基座（9）与第二基座（10）之间，所述丝杆（11）的一端与所述第一基座（9）转动连接，另一端与所述第二基座（10）转动连接，所述丝杆（11）的两侧均设置有光杆（14），所述光杆（14）与所述丝杆（11）平行设置，所述光杆（14）的一端与所述第一基座（9）固定连接，另一端与所述第二基座（10）固定连接，所述滑座（12）螺纹连接在所述丝杆（11）上，所述滑座（12）滑动套设在所述光杆（14）上，所述连杆（13）的两端均固定有球体（16），所述滑座（12）上固定有球座（15），所述连杆（13）的一端与所述球座（15）球型铰接，另一端与所述实验台（5）球型铰接，所述滑动平台（3）上设置有电机（28），所述电机（28）的输出轴与所述丝杆（11）的一端传动连接；所述实验腔体（2）的底部设有安装开口，所述实验腔体（2）的顶部采用透明材质制成，所述安装平台（3）平行固定有两组T型滑轨（17），两组所述T型滑轨（17）对称分布在所述通孔（7）的两侧，所述实验腔体（2）的底部开设有两组与所述T型滑轨（17）相适配的T型滑槽（18），所述实验腔体（2）的滑动方向垂直于所述滑动平台（4）的滑动方向；所述实验腔体（2）内腔的中部固定有激光座（19），所述激光座（19）底部的中心开设有圆槽（20），所述圆槽（20）内设置有定位灯光（21）。2.根据权利要求1所述的一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，其特征在于，所述激光发生装置包括光纤激光器（22）以及与光纤激光器（22）连接的光纤准直聚焦头（23），所述光纤激光器（22）用于发射不同功率的激光，所述光纤准直聚焦头（23）的底座通过螺钉固定在所述激光座（19）上。3.根据权利要求1所述的一种研究激光破岩技术的多自由度实验平台，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军军，高明忠，谢晶，杨本高，李飞，郝海春，周雪敏，刘依婷，唐瑞烽，叶思琪，邓虎超，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：