利用激光实时记录钻机钻头位移参数的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种利用激光实时记录钻机钻头位移参数的装置，包括钻架，钻架一端设有中心跟架，另一端设有钻架顶部额头，钻架上设有动力头辅助装置和钻头夹持器，动力头辅助装置与动力头相连，动力头与钻头夹持器相对应；钻架顶部额头上设有激光位移传感器，动力头辅助装置的后部设有与激光位移传感器和钻杆在同一直线上的标准靶；激光位移传感器通过数据线与数据处理装置相连。随着钻头的钻入，激光位移传感器与标准靶之间的距离缩小从而产生差值，此差值即是钻头位移，通过激光位移传感器上的电缆发送到终端设备上，实现对前方岩石岩性的判断。本实用新型专利技术具有结构简单、探测精度高、抗干扰、测量方便等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种激光采集数据技术，具体地说是一种利用激光实时记录钻 机钻头位移参数的装置。
技术介绍
我国水利水电、交通领域中有大量隧道工程，隧道工程地质灾害是制约隧道施工 的关键因素，往往由于隧道前方地质情况不明，经常出现无法预料的地质灾害，如突水、突 泥、坍塌、岩爆和有害气体等。灾害一旦发生，轻则冲毁机具，淹没隧道，正常施工被迫中断； 重则造成重大人员伤亡，产生巨大的经济损失，甚至有些地下工程会因此被迫停建或改线。众所周知，任何与岩土有关的工程或科学问题的一项最重要工作就是建立岩土地 质体(力学)的空间分布模型和数字表达。地质岩土体的形成和演变历史一般漫长和多变， 这就造成了具有各种不同物理和力学性质的岩土体空间分布复杂性和多样性。因此，使用 钻孔机或钻探机在大地中钻孔时工程勘察、基础工程、斜坡加固等建筑工程中的一项最常 见、最重要的工程任务。工程勘察钻探的钻孔记录一般是由地质和岩土工程师根据采集到 的岩芯和土样编录的。根据这些获得的原始资料，人们可在已有经验和认识的基层上进行 合理外推，从而建立地场力学空间和平剖面模型，并将模型以数字表示应用于设计、生产和 施工，然而，施工钻孔的记录一般由钻孔操作人员编录，有关采用数字监测仪记录和监测钻 孔活钻探的资料并不多见。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、探测精度 高、抗干扰、测量方便的实时记录钻机钻头位移参数的装置。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案一种利用激光实时记录钻机钻头位移参数的装置，包括钻架，钻架一端设有中心 跟架，另一端设有钻架顶部额头，钻架上设有动力头辅助装置和钻头夹持器，动力头辅助装 置与动力头相连，动力头与钻头夹持器相对应；钻架顶部额头上设有激光位移传感器，动力 头辅助装置的后部设有与激光位移传感器和钻杆在同一直线上的标准靶；激光位移传感器 通过数据线与数据处理装置相连。所述动力头辅助装置为动力输入装置。所述数据处理装置包括与激光位移传感器相连的A/D转换器，A/D转换器通过线 路与单片机相连，单片机与上位机相连。本技术的激光位移传感器放在钻架顶部额头，保证激光位移传感器不随钻杆 的转动而转动，标准靶安放在动力头辅助装置后部，使激光位移传感器沿钻杆与标准靶在 一条直线上。本技术安装在履带式钻机上，可以直接驾驶到待测岩土体的前方，人工将钻 机的动力头加载上钻杆，并由钻头夹持器固定，然后就可以开启钻机进行钻探试验了。首先，钻机动力头推动钻杆钻入岩土体，同时动力头跟随着钻杆一起移动。然后动力头向前移 动，与激光测距传感器产生位移，并且逐渐增大。最后，激光测距传感器通过校准与标准靶 的间距，测得动力头的移动距离，即是钻头的位移参数，实现对前方岩石岩性的判断。本实 用新型具有结构简单、探测精度高、抗干扰、测量方便等优点。附图说明图1是本技术结构示意图；其中1.中心跟架，2.钻头夹持器，3.动力头，4.动力头辅助装置，5.标准靶，6. 激光位移传感器，7.钻架顶部额头，8.数据线，9.激光束，10.钻架。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1所示，一种实时记录钻机钻头位移参数的装置，包括钻架10，钻架10 —端 设有中心跟架1，另一端设有钻架顶部额头7，钻架10上设有动力头辅助装置4和钻头夹持 器2，动力头辅助装置与4动力头3相连，动力头3与钻头夹持器2相对应；钻架顶部额头 7上设有激光位移传感器6，动力头辅助装置4的后部设有与激光位移传感器6和钻杆在同 一直线上的标准靶5 ；激光位移传感器6通过数据线8与数据处理装置相连。所述动力头辅助装置4为动力输入装置。所述数据处理装置包括与激光位移传感器6相连的A/D转换器，A/D转换器通过 线路与单片机相连，单片机与上位机相连。本技术的激光位移传感器6放在钻架顶部额头7上，保证激光位移传感器6 不随钻杆的转动而转动，标准靶5安放在动力头辅助装置4后部，使激光位移传感器6沿钻 杆与标准靶5在一条直线上。图1为HTYM808履带式钻机的上半部分，此钻机可以直接驾驶到待测岩土体的前方。具体的工作流程如下(!)人工将钻机的动力头3加载上钻杆，并由钻头夹持器2固定，并穿过中心跟架 1，然后就可以开启钻机进行钻探试验了 . 激光位移传感器6安装在钻架顶部额头7上，钻头动力头辅助装置4提供动力 推动钻机动力头3钻杆钻入岩土体。(3)动力头3向前移动，与激光位移传感器6产生位移，并且逐渐增大。W激光位移传感器6发射激光束9进行校准与标准靶5的间距，测得的动力头3 的移动距离，即是钻头的位移。ω激光位移传感器6将得到的模拟数据通数据线8传输到A/D转换器，生成模拟信号。S) A/D转换器将生成的模拟信号转换成数字信号，然后送入单片机。(7)单片机通过已经输入的功能程序，将数字信号以曲线的形式呈现在上位机上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种利用激光实时记录钻机钻头位移参数的装置，其特征在于：包括钻架，钻架一端设有中心跟架，另一端设有钻架顶部额头，钻架上设有动力头辅助装置和钻头夹持器，动力头辅助装置与动力头相连，动力头与钻头夹持器相对应；钻架顶部额头上设有激光位移传感器，动力头辅助装置的后部设有与激光位移传感器和钻杆在同一直线上的标准靶；激光位移传感器通过数据线与数据处理装置相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用激光实时记录钻机钻头位移参数的装置，其特征在于包括钻架，钻架一 端设有中心跟架，另一端设有钻架顶部额头，钻架上设有动力头辅助装置和钻头夹持器，动 力头辅助装置与动力头相连，动力头与钻头夹持器相对应；钻架顶部额头上设有激光位移 传感器，动力头辅助装置的后部设有与激光位移传感器和钻杆在同一直线上的标准靶；激 光位移传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：田昊，李术才，薛翊国，李海燕，苏茂鑫，邱道宏，王者超，宋曙光，王凯，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：88