激光指向仪使用方案

激光指向仪简介激光指向仪是指利用激光器产生的光源进行指向的仪器。它采用电源模块给激光模组供电，由激光模 组产生红、绿、蓝三种激光光源，经过由目镜组、物镜组组成的光学镜筒进行放大和聚焦形成激光斑点， 起到放线、定位、指向，提供准直线等的作用。目前我项目所采购的为神华YHJ-800型，有效射程800 米（红光），环境温度-10C+40C。没有储备电源，一旦断电则无法正常使用。 激光指向仪安装及工作原理激光指向仪采用低功耗半导体激光器发出激光，通过光学系统会聚，使其成为高度准直的激光束，通 过水平和垂直微调，完成指向工作。以800米激光指向仪为例，它采用交直流24260伏输入、直流3 伏输出的具有软启动功能的电源模块给激光模组供电，由激光模组产生的（635nm红光、532nm绿光、 405nm蓝光）激光光源，经过由目镜组、物镜组组成的光学镜筒进行放大和聚焦在800米处形成直径5 0毫米的斑点,这就是800米激光指向仪。该激光指向仪随着射程小于500米，光斑也随着逐渐变小，在图1两根锚杆埋设在巷道的边墙上300米处光斑达到15毫米，800米处达到40毫米，由于射程 由远到近，激光穿透空气介质能力逐渐加强，亮度得到提高，光 斑也变得更加稳定，当射程在0800处时光斑稳定无漂移。 激光指向仪的安置激光指向仪在每次使用前，首先应对激光指向仪的电 源，发光情况以及各调节机构进行检查。激光指向仪可安放在巷道中央的工字钢上，用四根锚 杆固定的框架上，巷道中央的石垛上，两帮的悬臂架上。利用它来 同时指示巷道中线和腰线时，必须使光束在水平面内位于巷道的中线方向上,在倾斜面内位于巷道的腰线方向上 实地安置步骤如下：（1）选择A,B,C三个中线点。（2）在A,B,C三点上悬挂垂球线,并用水准仪在垂球线上标出腰线的位置。（3）将激光指向仪安置在B点之后3-5m的巷道中部的锚杆上，固定后，打开激光指向仪。（4）根据A,B,C点组成的中线，调节水平微动螺旋，使光束中心准确地通过B,C点所挂的垂球线。（5）调节垂直方向微动螺旋,使光束中心至B,C两处垂球线上腰线位置的距离d相等光束在水平面内的方 向即为巷道的中线方向，在倾斜面内的方向即为腰线方向。激光指向仪主要由激光器，光学系统，防爆壳体和 悬挂调节机构等部件组成。用于矿山巷道掘进时，它主要是指向定位以及公路、铁路、涵洞、桥梁、高层 建筑、管道安装的定位、准直等。激光指向仪既可安置在巷道顶部，使激光光束和巷道中线重合，也可以安置在巷道边墙上，使 激光光束和巷道中线平行。激光指向仪安置在巷道顶部则安装和调试都比较困难，所以通常安置在 巷道边墙上，方便调试和使用。 技术参数为：指向距离：800m；可调光斑直径：三40mm （500m处）；工作电压：JD-2型非防爆电源（可 直接接入AC220V电源）；工作电流：60mA；激光功率：2.4mW；光束调节范围：水平10 （粗调 任意），倾斜10 （粗调任意）；水平位移调节：30mm；垂直位移调节：依锚杆长度而定；仪 器重量： 1.7kg。如图1所示，将直径为22mm的两根锚杆埋设在巷道的边墙上，锚杆的高度距地面不小于2m, 埋入边墙的深度不短于50cm,外露的长度在安置仪器后不应妨碍运输和行人。用拉杆将两根锚杆连 接在一起,以增强稳定性。激光指向仪通过接合器悬挂在锚杆下方并固定。1.2激光指向仪的调试 在巷道内调试激光指向仪需要全站仪的配合，根据巷道线型的不同分两种部分。1)直线巷道 在直线巷道内安置的激光指向仪应满足： 激光光束和巷道中线平行； 激光光束的坡度和巷道坡 度一致。为调试和计算的方便，一般以巷道中线为X轴建立直角坐标系，并将里程值作为其坐标值。如图 2所示，激光指向仪安置在巷道一侧边墙上。打开激光指向仪电源开关，先将激光指向仪的 激光光束调整到和巷道中线大致平行，然后在前方设置两个激光接收耙A，B。要求A靶接近激光指 向仪，B靶接近巷道工作面，分别在A，B接收靶上得到激光斑点1和2。港止指山;乞71S2馳光指向牧安摘在巷道一側边墙上在巷道内控制点上安置全站仪，分别在激光斑点 1， 2上安置反射片(或微型棱镜)，测定 1， 2两点坐标和调和分别为1(x1,y1,h1),2(x2,y2,h2)，设巷道坡度为i,则2点水平方向修正值为：y=y2-y1 2点竖直方向修正值为h=h2-h1-i(x2-x1)根据和Ah的大小，微调激光指向仪使B靶上的2点移动到 2点。由于1点并不是激光指向仪的几何中心，所以2点的修正值和Ah是近似值，故需要重复上 述过程对 2点进一步修正。一般 2-3次修正，即可使激光光束既平行于巷道中线，又和巷道坡度 一致。2)曲线巷道 在曲线巷道中，不能满足激光光束和巷道中线平等的条件，只需将激光光束的坡度调整到和巷 道坡度一致即可。蛍1壮图3在巷道的曲线外訓边墙上安苣激光指向仪如图 3所示，在巷道的曲线外侧边墙上安置激 光指向仪。打开激光指向仪电源开关，将 激光指向仪的激光光束调整到和巷道中线 方向大致一致并和仪器在曲线同侧。按照 直线巷道内同样的方法设置激光接收靶A、 B,在A、B接收靶上分别得到激光斑点1 和2。在巷道内控制点上安置全站仪，测 定1, 2两点的坐标和调和分别为1(x1,y1,h1),2(x2,y2,h2),设巷道坡度为i,则2点竖直方向修正值为: h=h2-h1-i (x2-x1)由于1点并不是激光指向仪的几何中心，(x2-X)也不是1、2两点间的里程差，所以2点的修 正值Ah是近似值，故需要重复上述过程2-3次，对2点进一步修正，使激光光束的坡度和巷道坡 度一致。用激光指示巷道掘进方向 21)直线巷道如图 4所示，在直线巷道内安置的激光指向仪经过调试，满足了激光光束和巷道中线平行、激光图4在直战巷道内去置的激光指向仪光束的坡度和巷道坡度一致的条件。则任一激光点和巷道中 线的距离e、激光点和巷道起拱线间的高差h均为定值。根 据激光指向仪调试结束时测定激光点的坐标和高程并参照设 计文件，可以确定e、h的值。当巷道掘进工作面需要指示方向时，打开激光指向仪的电源开关，由激光点沿光束的垂线方向量取水平距离e得巷道中 线点；在坚直面内由激光点沿垂线方向量取扎得到巷道施工 的起拱线高程，从而可以对巷道的开挖断面进行控制。2）曲线巷道 在曲线巷道内，激光光束和巷道中线之间的距离随里程不同而变化，为此需要编制激光支距表来指导 巷道掘进。如图5所示，在对应激光光束某点K。处作为量算支距的起点，每间隔距离d量取激光支距e, e2, ，从而得到巷道中线上的各点。支距的获取方法有2种：激光指向仪调试结束后，测定激光光束上两点（如图3中的1, 2点） 的坐标，建立直线方程，与巷道中线的曲线方程联立解算支距；在计算机上利用CAD软件绘制出 巷道中线和激光光束直线，按规定的间隔距离d绘制出支距线，然后直接查询各支距的值。j-f f i n 7当激光光束和巷道中线交叉时，激光支距会有不同的符号，给使用带来不便，应避免出现此类情况。 由于指向仪激光光束的坡度已经调整到和巷道坡度一致，对高程的控制方法与直线巷道相同。 3精 度分析3 激光指向仪的指向精度主要受以下因素影响：激 光光束的标定精度；激光光斑的直径大小、亮度 等。图頁在对应激光光克某点Kn at件为量算支距的起直，每间隔距离rf.sra光支距麻，曲,，从而得到港道中线上的各点激光光束的标定精度受控制点点位精度和全站 仪测量精度的共同影响。忽略控制点的点位误差影响， 激光光束的标定精度主要由全站仪的测量精度决定。