本发明专利技术涉及一种扇形激光束发射装置，包括激光半导体组件、防护机构和位姿调节机构，其中激光半导体组件包括供电模块、半导体发射源和光学镜片模组，位姿调节机构包括底座、调节定位杆、球面铰接体、水平横梁和锚杆连接件，安装在防护机构内的激光半导体组件发射扇形激光束，位姿调节机构可使扇形激光束进行俯仰、偏摆、转动和上下、左右的移动，整套装置可应用于煤矿井下。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测量定位领域一种激光发射装置，特别涉及矿山激光定位领域的一种扇形激光束发射装置。
技术介绍
测量定位技术与人类的实践活动密不可分，同时也随着社会的进步而不断发展和变革。目前具备在三维空间中进行一维度的精确识别定位的技术有全站仪、卫星遥感技术和激光标靶方法。全站仪和卫星遥感技术虽然理论上可以完成三维空间中任一维度的识别定位，但由于仪器调节难度大、成本较高等，加之仪器易受恶劣环境的影响，很难在煤矿井下实施。激光标靶方法为，激光标靶通过感应激光束确定激光光斑移动的距离，进而得到激光标靶所在机器(如掘进机)的偏移距离，用于控制机器按照设计方向进行工作，激光束须在机器上形成线形光斑并与激光标靶方向相交。该方法易于操作、成本低且适用于恶劣环境，但仍缺少完整的能用于煤矿井下的激光发射装置。公开号为CN2798138的多光束线激光发生装置专利，虽然能发射线激光束，但其不能发射特定角度的扇形激光束，也没有相应的调节机构，而且不能应用于煤矿井下。鉴于以上所述情况，本专利技术人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种扇形激光束发射装置，在发射扇形激光束的基础上，装置可对激光束进行多方位调节，并能应用与煤矿井下，与激光标靶配合实现在三维空间中进行一维度的精确识别定位，提高矿山自动化，减轻工人劳动强度。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种扇形激光束发射装置，包括激光半导体组件、防护机构和位姿调节机构，其中激光半导体组件包括供电模块、半导体发射源和光学镜片模组，位姿调节机构包括底座、调节定位杆、球面铰接体、水平横梁和锚杆连接件，激光半导体组件安装在防护机构内，用于发射设计角度的扇形激光束，优选的，所述激光半导体组件的供电模块、半导体发射源和光学镜片模组整体封装固定在防护机构中，这样有利于激光半导体组件的稳定工作和扇形激光束发射方向的调节；防护机构安装在位姿调节机构上，用于防护激光半导体组件，并用于连接激光半导体组件作为一整体受位姿调节机构的调节，优选的，防护机构设计为空心封闭圆柱状，位姿调节机构底座与防护机构配合段设计为圆筒状，通过球面铰接体进行配合；位姿调节机构安装在巷道顶板原有的锚杆上，用于通过调节防护机构的位姿继而调节激光束的发射方向和扇面偏转角度，所述锚杆为当代煤矿当中巷道支护的最基本的组成部分，其将巷道的围岩束缚在一起，使围岩自身支护自身，现在锚杆不仅用于矿山，也用于工程技术中，对边坡、隧道、坝体进行主动加固。通过上述激光半导体组件、防护机构、位姿调节机构三部分的配合工作，实现了本专利技术发射扇形激光束并可调节其发射方向和扇面偏转角度的功能。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的激光半导体组件包括供电模块、半导体发射源和光学镜片模组，整体封装在防护机构内，光学镜片模组选用狭缝形式，用于产生扇形激光束，半导体发射源由供电模块供电，激发的激光通过光学镜片模组的狭缝形成具有一定厚度的扇形激光束，扇形激光束发射到前方物体上形成一条具有一定宽度的激光线，激光线的长度由扇形激光束的发射角和物体距发射源的长度决定；激光线的宽度由透镜性质、狭缝宽度和传播介质决定；激光线的激光强度由激光半导体供电功率和自身属性决定。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的防护机构制作为圆柱状隔爆形式，前端使用防爆玻璃。优选的，防护机构根据矿用隔爆标准设计制作，内部封装固定激光半导体组件，前端使用防爆玻璃用于透射出激光束。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的位姿调节机构采用双锚杆安装形式，即使用两个锚杆连接件，这种方式既可保证装置的稳固，也可为装置提供更大的沿水平横梁方向的移动范围。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的位姿调节机构采用四个互成90度的调节定位杆与球面铰接体配合的形式，实现激光半导体组件随防护机构在以球面铰接体为中心平行于相对的两个调节定位杆的两个平面上的旋转摆动。优选的，球面铰接体为分别设置固定在防护机构和底座套筒上的球体套和球体面；底座调节定位杆采用螺纹配合穿过底座套筒壁，端部可与摆动到任意位置处的防护机构接触，互成180度的两个调节定位杆轴线重合，通过相对的两个调节定位杆的伸缩配合，实现激光半导体组件随防护机构在以球面铰接体为中心平行于两个调节定位杆的平面上的旋转摆动。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的位姿调节机构的底座与水平横梁采用滑动配合外加紧固装置的方式，滑动用于实现激光半导体组件在水平横梁方向的偏移，然后通过紧固装置固定；所述位姿调节机构的锚杆连接件与锚杆的采用滑动配合外加紧固装置的方式，用于实现激光半导体组件在锚杆长度方向上的移动和固定；所述位姿调节机构的两个锚杆连接件通过沿锚杆的上下滑动，实现激光半导体组件以自身轴线为中心的旋转运动。优选的，水平横梁采用圆柱杆，底座滑动部分采用不完全封闭的套筒，圆柱杆与套筒为间隙配合，在套筒开口处安装螺栓作为紧固装置。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的扇形激光束的设计角度由半导体发射源与光学镜片模组的距离和狭缝长度两个参数的选取来实现，即扇形激光束的角度可根据需要设计制作。半导体发射源与光学镜片模组狭缝两端构成一个等腰三角形，半导体发射源为等腰三角形的顶点，扇形激光束的发射角度为顶角，半导体发射源与光学镜片模组的距离为等腰三角形的高，狭缝长度为等腰三角形的底边长度，根据数学平面几何原理，等腰三角形的底边和高可确定顶角，由此，扇形激光束的设计角度可由半导体发射源与光学镜片模组的距离和狭缝长度两个参数的选取来实现。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的防护机构外表面均勻间隔刻有环形槽，用于散热。环形槽扩展了防护机构的散热面积，环形槽越多散热能力越强。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种扇形激光束发射装置，其中所述的防护机构下部安装有定位机构，用于借助巷道点激光束作为基准，对装置自身进行定位。优选的，定位机构为两个安装在防护机构下方与防护机构轴线方向平行的直线上的狭缝机构，后方点激光束同时穿过两个狭缝，即认为激光束发射装置调节到了正确位置状态。附图说明如图1所示为本专利技术整体结构组成示意图；如图2所示为本专利技术激光半导体组件结构示意图；如图3所示为本专利技术防护机构与底座装配示意图；图中1.锚杆连接件2.锚杆3.水平横梁4.防护机构5.紧固螺栓6.底座7.定位机构8.调节定位杆9.紧固装置10.防爆玻璃11.光学镜片模组12.半导体发射源13.供电模块14.球面铰接体15.散热槽具体实施例方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴淼，李睿，朱信平，高娟，王苏彧，穆晶，高峰，杜毅博，杨泽生，薛光辉，张伟杰，郝明锐，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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