基于定位点定位的罐道形状激光检测仪及其检测方法

摘要

本发明公开了一种基于定位点定位的罐道形状激光检测仪及其检测方法，主要包括：提升装置、深度仪、地面上位机、测量仪及激光定位装置，其中测量仪中包括两只测距激光器，两只测距激光器成设定夹角分布，能同时朝向一侧罐道发射激光束；激光定位装置由设置在上述测量仪上的定位点和固定在井架上的一定位激光器构成，检测当中定位激光器发射出的定位激光束应对准定位点。本发明基于定位点定位的罐道形状激光检测仪及其检测方法，能够大幅度提高罐道检测精度，并具有效率高，易操作等诸多优点。

说明书

技术领域

本组发明涉及矿山立井井筒的罐道形状检测设备及其一种检测方法。

背景技术

罐道和罐道梁是立井井筒装备的主要组成部分，用于消除容器在提升过程中产生的横向摆动。当钢丝绳断裂或提升过卷时，阻止容器坠落并使之安全制动。井筒装备可分为刚性装备和柔性装备两种。由于井筒变形、安装误差及开采活动影响等原因，井筒和刚性罐道会不可避免地发生变形。倾斜已成为刚性罐道的一种典型故障模式，包括整体变形、整体弯曲、S形弯曲及局部凸起等形式。采用合理的测试技术对罐道变形进行准确、及时地检测并采取有效措施，对减少设备损坏，防止事故发生，确保生产的高效平稳进行具有重要意义。

目前，对罐道形状多采取传统的静态检测方法，如钢丝悬吊法，工具虽然简单，但操作烦琐、精度较低。而目前出现的一些测斜仪，多采用倾角传感器进行检测，由于受到开发成本、恶劣工况所限，尚处于初级阶段。

发明内容

本发明的任务之一在于克服现有技术存在的上述技术缺陷，提供一种基于定位点定位的罐道形状激光检测仪。

本发明的任务之二在于提供上述基于定位点定位的罐道形状激光检测仪的一种检测方法。

为实现发明任务一，其技术解决方案是：

一种基于定位点定位的罐道形状激光检测仪，包括：

一用于提升下述测量仪在井筒中升降的提升装置；

一用于测量下述测量仪下放深度的深度仪；

及一用于对下述测量仪获取数据及其它相关数据进行处理的地面上位机；还包括：

一测量仪，测量仪中包括测距激光器；

一激光定位装置，激光定位装置由设置在上述测量仪上的定位点和固定在井架上的一定位激光器构成，检测当中定位激光器发射出的定位激光束应对准定位点。

上述定位激光器能朝向井筒中发射垂直方向的定位激光束。

上述测距激光器为两只，两只测距激光器成设定夹角分布，能同时朝向井筒中的一侧罐道发射激光束。

为实现发明任务二，其技术解决方案是：

上述基于定位点定位的罐道形状激光检测仪的一种检测方法，包括步骤：

a由定位激光器定时发出脉冲定位激光束；

b利用提升装置把测量仪下放到井筒中，让井口方向投射下来的脉冲定位激光束能够达到测量仪上；

c测量仪在升降过程中，在某一设定时间单位，定位激光束照射到测量仪上，由人工调整测量仪位置使定位激光束打在定位点上，测量仪的两个测距激光器同时发射出两个测距激光束分别测量各激光发射点到罐道壁上对应反射点的距离，根据已知条件和算法，算出罐道到定位线的水平距离，并由深度仪测量出当前测量仪所在的深度数据，保存水平距离值和深度数值；在下一设定时间单位重复上述操作；

d将步骤c中获取的数据实时或他时提供给地面上位机，由地面上位机进行数据处理得出有关罐道形状的检测结果。

上述步骤c中，还包括：所述两只测距激光器的激光束夹角a已知，且d₁₀与d₂₀也已知，在某一定时上，两只测距激光器同时发射出激光束，分别投射到同侧罐道上并反射回来，被各自测距激光器接收，由激光测距原理可得出两束激光经过的发射点到反射点之间的距离d₁₁与d₂₁，由此由A、B、C三点构成的三角形已知了两边AC和BC和它们的夹角a，通过三角关系可得出C点距罐道的距离d₀；换算方法是：

d₁＝d₁₁+d₁₀                   (1)

d₂＝d₂₁+d₂₀                   (2)

$\beta =\angle \mathrm{BAC}=\arctan \frac{d_2\sin a}{d_1-d_2\cos a}---\left(3\right)$

d₀＝d₁cosβ                    (4)

本组发明基于定位点定位的罐道形状激光检测仪及其检测方法，能够大幅度提高罐道检测精度，并具有效率高，易操作等诸多优点。

附图说明

图1为本组发明中基于定位点定位的罐道形状激光检测仪的一种实施方式结构原理示意图。

图2主要示出了上述实施方式中测量仪等定位和测距原理示意图。

下面结合附图对本组发明进行说明：

具体实施方式

结合图1及图2，一种基于定位点定位的罐道形状激光检测仪，包括：

一用于提升测量仪2在井筒7中升降的提升装置。

一用于测量下述测量仪2下放深度的深度仪3；可以采用光电码盘测量提升装置中吊系提升容器1的钢丝绳位移的方式，也可以是采用激光测距的方式等等。获取深度数据可通过有线或无线的方式传送到测量仪中。

一用于对下述测量仪获取数据及其它相关数据进行处理的地面上位机4。

一测量仪，测量仪中包括两只测距激光器5、6，两只测距激光器5、6成设定夹角分布，能同时朝向一侧罐道8发射激光束；

一激光定位装置，激光定位装置由设置在上述测量仪上的定位点和固定在井架上的一定位激光器9构成，定位激光器9能朝向井筒7中发射垂直方向的定位激光束，检测当中定位激光器9发射出的定位激光束应对准定位点。

其测距原理大致是：上述两只测距激光器的激光束夹角a已知，且d₁₀与d₂₀也已知，如图2所示。在某一定时上，两只测距激光器同时发射出激光束，分别投射到同侧罐道8上并反射回来，被各自测距激光器接收，由激光测距原理可得出两束激光经过的发射点到反射点之间的距离d₁₁与d₂₁，由此由A、B、C三点构成的三角形已知了两边AC和BC和它们的夹角a，通过三角关系可得出C点距罐道的距离d₀。一种换算方法是：

d₁＝d₁₁+d₁₀                   (1)

d₂＝d₂₁+d₂₀                   (2)

$\beta =\angle \mathrm{BAC}=\arctan \frac{d_2\sin a}{d_1-d_2\cos a}---\left(3\right)$

d₀＝d₁cosβ               (4)

定位线：C点即是定位点，由于每次测量时，都是在定位激光束打在(对准)定位点的前提下展开的，因此保证在整个罐道形状的测量中，C点所处的位置始终在定位激光束上。而C点测量时的轨迹即是定位线。

上述基于定位点定位的罐道形状激光检测仪的一种检测方法，包括步骤：

a由定位激光器定时发出脉冲定位激光束；

b利用提升装置把测量仪下放到井筒中，让井口方向投射下来的脉冲定位激光束能够达到测量仪上；

c测量仪在升降过程中，在某一设定时间单位，定位激光束照射到测量仪上，由人工调整测量仪位置使定位激光束打在定位点上，测量仪的两个测距激光器同时发射出两个测距激光束分别测量各激光发射点到罐道壁上对应反射点的距离，根据已知条件和算法，算出罐道到定位线的水平距离，并由深度仪测量出当前测量仪所在的深度数据，保存水平距离值和深度数值；在下一设定时间单位重复上述操作；

d将步骤c中获取的数据实时或后续提供给地面上位机，由地面上位机进行数据处理得出有关罐道形状的检测结果。诸如将步骤c中获取的数据等可通过移动存储设备、实时通信等方式转入到地面上位机进行数据处理，并作出罐道形状及参数显示等。

上述步骤c中，还包括：所述两只测距激光器的激光束夹角a已知，且d₁₀与d₂₀也已知，在某一定时上，两只测距激光器同时发射出激光束，分别投射到同侧罐道上并反射回来，被各自测距激光器接收，由激光测距原理可得出两束激光经过的发射点到反射点之间的距离d₁₁与d₂₁，由此由A、B、C三点构成的三角形已知了两边AC和BC和它们的夹角a，通过三角关系可得出C点距罐道的距离d₀；换算方法是：

d₁＝d₁₁+d₁₀                     (1)

d₂＝d₂₁+d₂₀                     (2)

$\beta =\angle \mathrm{BAC}=\arctan \frac{d_2\sin a}{d_1-d_2\cos a}---\left(3\right)$

d₀＝d₁cosβ              (4)