CN104501762A

CN104501762A - 一种智能化岩体结构面形貌测量仪

Info

Publication number: CN104501762A
Application number: CN201410790928.4A
Authority: CN
Inventors: 李彦荣; 郭普庆; 霍俊杰; 衣浩源; 张华伟
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2034-12-18
Also published as: CN104501762B; HK1209178A1

Abstract

本发明涉及一种智能化岩体结构面形貌测量仪，主要结构包括支架、支脚、销轴、横梁、导轨、电机、皮带、传感器盒、距离传感器、横梁销、滑块、侧护板、电控盒、导线、电路板、蓄电池、螺栓、显示屏、指示灯、控制按钮、调试按钮，是针对岩石岩体结构面形貌测量存在的技术弊端，采用机械结构、电子线路、计算机程序相结合的设计，适用于室内和野外对多种岩体结构面进行测量，此测量仪设计先进、结构紧凑、可折叠，安装使用测量方便，安全稳定可靠，采用微计算机信息采集、分辨、处理技术，实现了采集、测量、处理的智能化、程序化，采集、测量的数据准确、翔实、快捷，可适应多种岩石、岩体结构面的形貌测量，是十分理想的智能化岩体结构面形貌测量仪。

Description

一种智能化岩体结构面形貌测量仪

技术领域

本发明涉及一种智能化岩体结构面形貌测量仪，属地质测量仪器的设计制造及应用技术领域。

背景技术

在地质勘查、工程地质和岩土工程的相关领域要经常对岩体结构面形貌进行检测，以获得岩体结构面的形貌数据、岩体结构特征，以便对岩体进行进一步分析。

目前，测量岩体结构面形貌的方法分为机械法和光学法，例如，机械测量岩体结构面形貌的方法有轮廓测试记录法、表面轮廓喷涂记录法、轮廓曲线绘图法、触针感触测量法、岩石表面形态分段测量法、岩石表面三维形貌测量法，这些方法，大都使用接触式探针、机械驱动和计算机处理，这些方法和仪器大都测试量程较小，测量速度慢，由于岩体表面凹凸不平，接触式探针在测量过程中容易卡壳，同时所测结果需后期处理，才能给出所测岩体结构面的形貌数据，测量误差大，不适宜各向异性和非均一性岩体结构面形貌的测量；光学测量法大都用激光发射装置、接收器、摄像机、机械驱动和光电转换系统组成，虽然克服了机械测量存在的卡壳、测量速度慢的弊端，但光学测量仪器比较笨重、搬运不方便，仅限于近距离室内测试，不适宜野外各向异性、非均一性岩体结构面形貌的测量，造价高，存在较多弊端。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，设计一种智能化岩体结构面形貌测量仪，采用机械结构和电子线路、计算机程序相结合的设计，以适应室内和野外对多种岩体结构面形貌进行测量，可大幅度提高岩体结构面的测量精度，实现岩体结构面形貌测量的自动化、程序化。

技术方案

本发明主要结构包括：支架、支脚、销轴、横梁、导轨、电机、皮带、传感器盒、距离传感器、横梁销、滑块、电控盒、导线、电路板、蓄电池、螺栓、显示屏、指示灯、电源开关、控制按钮、调试按钮、接插孔、侧护板；

岩体结构面形貌测量仪为立式架体，由第一支架、第二支架、第三支架、第四支架组成架体；第一支架与第二支架由第一销轴、第一侧护板连接，第三支架与第四支架由第二销轴、第二侧护板连接；第一支架与第三支架之间由第一横梁连接，第二支架与第四支架之间由第二横梁连接；第一支架下部设有第一支脚，第二支架下部设有第二支脚，第三支架下部设有第三支脚，第四支架下部设有第四支脚；第二支架与第四支架之间设有第一导轨，并由第一导轨销与第二支架固定、第二导轨销与第四支架固定；在第一导轨上设有第一电机、第一皮带、第一皮带轮、第二皮带轮，并由第一皮带牵拉；在第一导轨的上部纵向设有第二导轨，并由第一滑块托住，在第二导轨后部设有第二电机，并由第三皮带轮、第四皮带轮、第二皮带牵拉；在第二导轨上设有第二滑块，并连接传感器盒、距离传感器；在整体结构的左前部设有电控盒，电控盒通过第一导线与距离传感器连接，电控盒通过第二导线与第一电机、第二电机连接；在电控盒控制面板上设有显示屏、指示灯、控制按钮、调试按钮、接插孔、电源开关；电控盒内部中间位置并排设有电路板、蓄电池，并由螺栓固定，电路板上为控制电路；

所述的电路板上的控制器由：电源稳压电路IT1、下载程序接口电路IT2、第一步进电机驱动电路IT3、指示灯电路IT4、SD存储卡接口电路IT5、液晶屏接口电路IT6、键盘按键电路IT7、振荡晶体电路IT8、第二步进电机驱动电路IT9、微计算机处理器电路IT10、传感器接口电路IT11、复位电路IT12、基准电压电路IT13组成整体电路，各分电路间由导线连接。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对岩体结构面形貌测量存在的技术弊端，采用机械结构、电子线路、计算机程序相结合的设计，适用于室内和野外对多种岩体结构面进行测量，此测量仪设计先进、结构紧凑、可折叠，便于携带，安装使用测量方便，安全稳定可靠，采用微计算机信息采集、分辨、处理技术，测量轨迹可为螺旋线式、同心圆式、蛇形线式、折线式，可一次性测得整个岩体结构面的形貌数据，实现了采集、测量、处理的智能化、程序化，采集、测量的数据准确、翔实、快捷，可适应多种岩体结构面的形貌测量，是十分理想的智能化岩体结构面形貌测量仪。

附图说明

图1.智能化岩体结构面形貌测量仪整体结构图

图2.图1的主视图

图3.图1的俯视图

图4.图1的左视图

图5.图1的A-A剖面图

图6.电路板电路图

图中所示，附图标记清单如下：

1、第一支架，2、第二支架，3、第三支架，4、第四支架，5、第一支脚，6、第二支脚，7、第三支脚，8、第四支脚，9、第一销轴，10、第二销轴，11、第一横梁，12、第二横梁，13、第一导轨，14、第二导轨，15、第一电机，16、第二电机，17、第一皮带，18、第二皮带，19、传感器盒，20、距离传感器，21、第一导轨销22、第二导轨销，23、第一皮带轮，24、第二皮带轮，25、第一滑块，26、第一导线，27、电控盒，28、第二导线，29、电路板，30、蓄电池，31、螺栓，32显示屏，33、指示灯，34、控制按钮，35、调试按钮，36、接插孔，37、第三皮带轮，38、第四皮带轮，39、第二滑块，40、电源开关，41、第一侧护板，42、第二侧护板。

IT1、电源稳压电路； IT2、下载程序接口电路；

IT3、第一步进电机驱动电路； IT4、指示灯电路；

IT5、SD存储卡接口电路； IT6、液晶屏接口电路；

IT7、键盘按键电路； IT8、振荡晶体电路；

IT9、第二步进电机驱动电路； IT10、微计算机处理器电路；

IT11、传感器接口电路； IT12、复位电路；

IT13、基准电压电路。

VDD、电源端，GND、接地端，S、电源开关，F、保险丝，J1、电源接口，J2、电源降压芯片，J3、降压芯片，J4、基准电压芯片，J5、8位单片机处理器，J6、第一步进电机驱动芯片，J7、第二步进电机驱动芯片，P1、下载程序接口， P2、直线传感器接口，P3、第一步进电机接口，P4、第二步进电机接口，P5、SD存储卡接口，P6、液晶显示屏接口，U1、异步串口通讯芯片，Y1、振荡晶体，C、电容，R、电阻，LED、电源指示灯，KEY、键盘按键，Vcc、电源端。

具体实施方式：

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、2、3、4、5所示，为智能化岩体结构面形貌测量仪整体结构图，各部位置、连接关系要正确，安装牢固。

岩体结构面形貌测量仪为立式架体，由第一支架1、第二支架2、第三支架3、第四支架4组成架体；第一支架1与第二支架2由第一销轴9、第一侧护板41连接，第三支架3与第四支架4由第二销轴10、第二侧护板42连接，第一支架1与第三支架3之间由第一横梁11连接；第二支架2与第四支架4之间由第二横梁12连接；第一支架1下部设有第一支脚5，第二支架2下部设有第二支脚6，第三支架3下部设有第三支脚7，第四支架4下部设有第四支脚8；第二支架2与第四支架4之间设有第一导轨13，并由第一导轨销21与第二支架2固定，第二导轨销22与第四支架4固定；在第一导轨13的上部设有第一电机15、第一皮带17、第一皮带轮23、第二皮带轮24，并由第一皮带17牵拉；在第一导轨13上纵向设有第二导轨14，并由第一滑块25托住，在第二导轨14后部设有第二电机16，并由第三皮带轮37、第四皮带轮38、第二皮带18牵拉；在第二导轨14上设有第二滑块39，并连接传感器盒19、距离传感器20；在整体结构的左前部设有电控盒27，电控盒27通过第一导线26与距离传感器20连接，电控盒27通过第二导线28与第一电机15、第二电机16连接；在电控盒 27控制面板上设有显示屏32、指示灯33、控制按钮34、调试按钮35、接插孔36、电源开关40；电控盒27内部中间位置并排设有电路板29、蓄电池30，并由螺栓31固定，电路板29上为控制电路。

图6所示，为电路板电路图，电路板电路由13个分电路组成整体电路，各分电路由导线相互连接，VDD端为电源端，GND端为接地端，S为电源开关，F保险丝，J1为电源接口，J2为电源降压芯片，J3为降压芯片，J4为基准电压芯片，J5为8位单片机处理器，J6为第一步进电机驱动芯片，J7为第二步进电机驱动芯片，P1为下载程序接口，P2为直线传感器接口，P3为第一步进电机接口，P4为第二步进电机接口，P5为SD存储卡接口，P6为液晶显示屏接口，U1为异步串口通讯芯片，Y1为振荡晶体，C为电容，R为电阻，LED为电源指示灯，KEY为键盘按键，Vcc端为电源端。

发明原理：本发明通过微计算机控制两个电机，使两个滑块以不同的方向和速度运动，可控制距离传感器在岩体结构面上做多种轨型的移动，测量轨迹可为螺旋线式、同心圆式、蛇形线式、折线式，可一次性测得整个岩体结构面的形貌数据，所测形貌数据经微计算机处理器处理可直接给出所测岩体结构面的整体粗糙度，所测形貌数据可用于建立所测岩体结构面的三维高程模型，所测数据可通过接插孔导出，储存记录和后期分析。

实施例1

智能化岩体结构面形貌测量仪测量方法如下：

(1)摆放测量仪，使其稳固，调节4个支脚和4个支架，固定测量仪；

(2)测量仪各部处于准工作状态；

(3)将所需的岩块置于测量仪下；

(4)根据岩体结构面的产状调节第一导轨使之处于合适位置，调节传感器盒使距离传感器处于最佳测量位置；

(5)按需要选择合适的测量轨迹，开启电控盒的控制按钮、调试按钮，按预先设定的测量轨迹进行测量，测量数据即时在显示屏显示并存储；

通过以上步骤，完成了安装、调试、测量的全过程。

实施例2

所述的智能化岩体结构面形貌测量仪由微计算机处理器IC10整体控制，各功能由计算机程序完成，计算机程序如下：

。

Claims

1.一种智能化岩体结构面形貌测量仪，其特征在于：主要结构包括：支架、支脚、销轴、横梁、导轨、电机、皮带、传感器盒、距离传感器、横梁销、滑块、电控盒、导线、电路板、蓄电池、螺栓、显示屏、指示灯、电源开关、控制按钮、调试按钮、接插孔、侧护板；

岩体结构面形貌测量仪为立式架体，由第一支架、第二支架、第三支架、第四支架组成架体；第一支架与第二支架由第一销轴、第一侧护板连接，第三支架与第四支架由第二销轴、第二侧护板连接；第一支架与第三支架之间由第一横梁连接，第二支架与第四支架之间由第二横梁连接；第一支架下部设有第一支脚，第二支架下部设有第二支脚，第三支架下部设有第三支脚，第四支架下部设有第四支脚；第二支架与第四支架之间设有第一导轨，并由第一导轨销与第二支架固定、第二导轨销与第四支架固定；在第一导轨上设有第一电机、第一皮带、第一皮带轮、第二皮带轮，并由第一皮带牵拉；在第一导轨的上部纵向设有第二导轨，并由第一滑块托住，在第二导轨后部设有第二电机，并由第三皮带轮、第四皮带轮、第二皮带牵拉；在第二导轨上设有第二滑块，并连接传感器盒、距离传感器；在整体结构的左前部设有电控盒，电控盒通过第一导线与距离传感器连接，电控盒通过第二导线与第一电机、第二电机连接；在电控盒控制面板上设有显示屏、指示灯、控制按钮、调试按钮、接插孔、电源开关；电控盒内部中间位置并排设有电路板、蓄电池，并由螺栓固定，电路板上为控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能化岩体结构面形貌测量仪，其特征在于：所述的电路板上的控制器由：电源稳压电路IT1、下载程序接口电路IT2、第一步进电机驱动电路IT3、指示灯电路IT4、SD存储卡接口电路IT5、液晶屏接口电路IT6、键盘按键电路IT7、振荡晶体电路IT8、第二步进电机驱动电路IT9、微计算机处理器电路IT10、传感器接口电路IT11、复位电路IT12、基准电压电路IT13组成整体电路，各分电路间由导线连接。