CN113325078A - 一种便携式地质勘探用超声波探测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式地质勘探用超声波探测仪，包括底盘、底座和支撑架；底盘：底部四角安装有方向调节单元，方向调节单元的调节部位上安装有移动机构；底座：通过减震单元固定在底盘的顶部，该便携式地质勘探用超声波探测仪，避免了工作人员跟随操作的弊端，避免了其遇到复杂地理环境所存在的风险性，保障了相关人员的工作安全，其设有防护单元，能避免在勘探过程中线缆摆动引起的超声波探测器震动，保证了勘探结果的准确度，同时避免了超声波探测器在移动过程中表面沾染污物而影响其检测工作。

Description

一种便携式地质勘探用超声波探测仪
技术领域
本发明涉及探测仪技术领域，具体为一种便携式地质勘探用超声波探测仪。
背景技术
通过工程地质调查测绘,仅能初步了解测区工程地质条件的概况，有些问题,特别是地下深部的地质情况,只能做些推断和预测；至于是否正确,尚有待进行勘探工作予以验证和充实，工程地质勘探工作是取得第一手地下实际资料的重要手段,可采取岩土样品，其方法有①挖探；②简易钻探；③钻探；④地球物理勘探；⑤触探；超声波检测也叫超声检测，是利用超声波技术进行检测工作的，是五种常规无损检测方法的一种；无损检测是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种检测手段；随着技术水平的发展，超声波探测的应用领域也越来越广泛，尤其在地质勘探行业；声波探测是利用声波段在岩体中的传播特性及其变化规律,测试岩体的物理力学性质；利用在应力作用下岩体的发声特性还可对岩体进行稳定性监测，然而，现有的地质勘探用超声波探测仪在进行探测时依然需要人员跟随，如果地质环境比较复杂，则会增加相关人员的工作风险，同时，其超声波探测器在进入到钻孔过程中无保护措施，其表面碰撞钻孔容易沾染污垢，从而容易影响下次使用，同时，其在进行勘探时，线缆的摆动容易造成超声波探测器摆动，降低了检测结果的准确度，为此，我们提出一种便携式地质勘探用超声波探测仪。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种便携式地质勘探用超声波探测仪，避免了工作人员跟随操作的弊端，避免了其遇到复杂地理环境所存在的风险性，保障了相关人员的工作安全，其设有防护单元，能避免在勘探过程中线缆摆动引起的超声波探测器震动，保证了勘探结果的准确度，同时避免了超声波探测器在移动过程中表面沾染污物而影响其检测工作，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便携式地质勘探用超声波探测仪，包括底盘、底座和支撑架；
底盘：底部四角安装有方向调节单元，方向调节单元的调节部位上安装有移动机构；
底座：通过减震单元固定在底盘的顶部，所述底座的侧面安装有定位单元，底座的顶部分别安装有单片机和电源；
支撑架：固定在底座的中部，所述支撑架的内侧通过支撑单元连接有伸缩单元，伸缩单元的端部安装有卷线电机，所述卷线电机的输出轴上固定有绕线杆，绕线杆上缠绕有线缆，所述线缆的端部连接有超声波探测器，且超声波探测器的侧面安装有防护单元；
其中：所述超声波探测器和电源的输出轴段电连接单片机的输入端，单片机的输出端电连接卷线电机的输入端。
进一步的，所述定位单元包括红外避障传感器和GPS定位器，GPS定位器安装在底座的顶部，所述红外避障传感器安装在底座的侧面，红外避障传感器和GPS定位器的输出端电连接单片机的输入端，红外避障传感器对底座周围的障碍物信息进行检测， GPS定位器对底座的空间位置信息进行定位，定位以及检测的信息均传递给单片机，通过定位便于对该超声波探测仪进行智能控制。
进一步的，还包括无线通讯器，所述无线通讯器安装在底座的顶部，无线通讯器与单片机双向电连接，单片机对信息进行分析处理，并通过无线通讯器与远程终端进行信息交互，远程终端通过无线通讯器对单片机进行发布命令，通过远程控制避免了工作人员跟随操作的弊端，避免了其遇到复杂地理环境所存在的风险性，保障了相关人员的工作安全。
进一步的，所述方向调节单元包括伺服电机和电机座，伺服电机安装在底盘的底部，所述电机座固定在伺服电机的输出轴上，伺服电机的输入端电连接单片机的输出端，单片机控制伺服电机工作，伺服电机的输出轴带动电机座转动，从而对移动机构的移动方向进行调节，其调节方便，便于满足使用需求。
进一步的，所述移动机构包括步进电机和移动轮，步进电机装配在电机座上，所述移动轮安装在步进电机的输出轴上，步进电机的输入端电连接单片机的输出端，步进电机的输出轴带动移动轮转动，移动轮将底盘移动到工作区域，其移动方便，便于进行携带，同时，也避免了相关人员跟随操作的麻烦。
进一步的，所述伸缩单元包括第一电动推杆和线架，线架固定在第一电动推杆的伸缩端部，所述卷线电机安装在线架的侧面，所述第一电动推杆的输入端电连接单片机的输出端，第一电动推杆的伸缩端带动线架进行伸缩运动，从而使超声波探测器移动到钻孔的正上方，保证了设计的合理性。
进一步的，所述支撑单元包括斜撑和卡套，卡套卡箍在第一电动推杆上，所述斜撑的一端与卡套固定，斜撑的另一端连接固定在支撑架的内壁上，斜撑用于增加卡套与支撑架之间的连接强度，从而保证其连接的牢靠性。
进一步的，所述防护单元包括防护壳和第二电动推杆，防护壳的一端与超声波探测器的末端铰接，所述第二电动推杆的一端与超声波探测器的前端铰接，第二电动推杆的另一端与防护壳的中部靠上位置铰接，所述第二电动推杆的输入端电连接单片机的输出端，当超声波探测器移动到预设位置时，第二电动推杆的伸缩端带动防护壳撑开，防护壳支撑在钻孔的内壁上，然后，超声波探测器再进行勘探工作，勘探完成后，防护壳包裹在超声波探测器的外侧，其避免了在勘探过程中线缆摆动引起的超声波探测器震动，保证了勘探结果的准确度，同时，通过防护壳在超声波探测器移动过程中进行保护，避免其表面沾染污物而影响其检测工作。
进一步的，还包括云台摄像机，所述云台摄像机安装在支撑架的顶部，云台摄像机与单片机双向电连接，云台摄像机对底座周围的图像信息进行采集，采集的信息传递给单片机，单片机对信息进行分析处理，便于对该超声波探测仪进行智能操作。
进一步的，所述减震单元包括伸缩杆和弹簧，伸缩杆固定在底盘与底座之间，所述弹簧套接在伸缩杆上，底盘上的不良震动通过弹簧的弹性变形以及伸缩杆的伸缩变量进行减弱，保证了该超声波探测仪在工作过程中的稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本便携式地质勘探用超声波探测仪，具有以下好处：
1、红外避障传感器对底座周围的障碍物信息进行检测， GPS定位器对底座的空间位置信息进行定位，云台摄像机对底座周围的图像信息进行采集，采集、定位以及检测的信息均传递给单片机，通过定位便于对该超声波探测仪进行智能控制。
2、单片机对信息进行分析处理，并通过无线通讯器与远程终端进行信息交互，远程终端通过无线通讯器对单片机进行发布命令，通过远程控制避免了工作人员跟随操作的弊端，避免了其遇到复杂地理环境所存在的风险性，保障了相关人员的工作安全。
3、伺服电机的输出轴带动电机座转动，从而对移动机构的移动方向进行调节，其调节方便，便于满足使用需求，步进电机的输出轴带动移动轮转动，移动轮将底盘移动到工作区域，其移动方便，便于进行携带，同时，也避免了相关人员跟随操作的麻烦。
4、当超声波探测器移动到预设位置时，第二电动推杆的伸缩端带动防护壳撑开，防护壳支撑在钻孔的内壁上，然后，超声波探测器再进行勘探工作，勘探完成后，防护壳包裹在超声波探测器的外侧，其避免了在勘探过程中线缆摆动引起的超声波探测器震动，保证了勘探结果的准确度，同时，通过防护壳在超声波探测器移动过程中进行保护，避免其表面沾染污物而影响其检测工作。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明侧面结构示意图；
图3为本发明底部结构示意图。
图中：1底盘、2底座、3减震单元、31伸缩杆、32弹簧、4防护单元、41防护壳、42第二电动推杆、5定位单元、51红外避障传感器、52 GPS定位器、6支撑单元、61斜撑、62卡套、7伸缩单元、71第一电动推杆、72线架、8移动机构、81步进电机、82移动轮、9方向调节单元、91伺服电机、92电机座、10超声波探测器、11线缆、12卷线电机、13绕线杆、14云台摄像机、15支撑架、16无线通讯器、17单片机、18电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本实施例提供一种技术方案：一种便携式地质勘探用超声波探测仪，包括底盘1、底座2和支撑架15；
底盘1：底部四角安装有方向调节单元9，方向调节单元9的调节部位上安装有移动机构8；
底座2：通过减震单元3固定在底盘1的顶部，底座2的侧面安装有定位单元5，底座2的顶部分别安装有单片机17和电源18；
支撑架15：固定在底座2的中部，支撑架15的内侧通过支撑单元6连接有伸缩单元7，伸缩单元7的端部安装有卷线电机12，卷线电机12的输出轴上固定有绕线杆13，绕线杆13上缠绕有线缆11，线缆11的端部连接有超声波探测器10，且超声波探测器10的侧面安装有防护单元4；
卷线电机12的输出轴带动绕线杆13转动，绕线杆13对线缆11进行放线，线缆11将超声波探测器10移动到钻孔内侧；
其中：超声波探测器10和电源18的输出轴段电连接单片机17的输入端，单片机17的输出端电连接卷线电机12的输入端。
定位单元5包括红外避障传感器51和GPS定位器52，GPS定位器52安装在底座2的顶部，红外避障传感器51安装在底座2的侧面，红外避障传感器51和GPS定位器52的输出端电连接单片机17的输入端，红外避障传感器51对底座2周围的障碍物信息进行检测， GPS定位器52对底座2的空间位置信息进行定位，定位以及检测的信息均传递给单片机17，通过定位便于对该超声波探测仪进行智能控制。
进一步的，还包括无线通讯器16，无线通讯器16安装在底座2的顶部，无线通讯器16与单片机17双向电连接，单片机17对信息进行分析处理，并通过无线通讯器16与远程终端进行信息交互，远程终端通过无线通讯器16对单片机17进行发布命令，通过远程控制避免了工作人员跟随操作的弊端，避免了其遇到复杂地理环境所存在的风险性，保障了相关人员的工作安全。
方向调节单元9包括伺服电机91和电机座92，伺服电机91安装在底盘1的底部，电机座92固定在伺服电机91的输出轴上，伺服电机91的输入端电连接单片机17的输出端，单片机17控制伺服电机91工作，伺服电机91的输出轴带动电机座92转动，从而对移动机构8的移动方向进行调节，其调节方便，便于满足使用需求。
移动机构8包括步进电机81和移动轮82，步进电机81装配在电机座92上，移动轮82安装在步进电机81的输出轴上，步进电机81的输入端电连接单片机17的输出端，步进电机81的输出轴带动移动轮82转动，移动轮82将底盘1移动到工作区域，其移动方便，便于进行携带，同时，也避免了相关人员跟随操作的麻烦。
伸缩单元7包括第一电动推杆71和线架72，线架72固定在第一电动推杆71的伸缩端部，卷线电机12安装在线架72的侧面，第一电动推杆71的输入端电连接单片机17的输出端，第一电动推杆71的伸缩端带动线架72进行伸缩运动，从而使超声波探测器10移动到钻孔的正上方，保证了设计的合理性。
支撑单元6包括斜撑61和卡套62，卡套62卡箍在第一电动推杆71上，斜撑61的一端与卡套62固定，斜撑61的另一端连接固定在支撑架15的内壁上，斜撑61用于增加卡套62与支撑架15之间的连接强度，从而保证其连接的牢靠性。
防护单元4包括防护壳41和第二电动推杆42，防护壳41的一端与超声波探测器10的末端铰接，第二电动推杆42的一端与超声波探测器10的前端铰接，第二电动推杆42的另一端与防护壳41的中部靠上位置铰接，第二电动推杆42的输入端电连接单片机17的输出端，当超声波探测器10移动到预设位置时，第二电动推杆42的伸缩端带动防护壳41撑开，防护壳41支撑在钻孔的内壁上，然后，超声波探测器10再进行勘探工作，勘探完成后，防护壳41包裹在超声波探测器10的外侧，其避免了在勘探过程中线缆11摆动引起的超声波探测器10震动，保证了勘探结果的准确度，同时，通过防护壳41在超声波探测器10移动过程中进行保护，避免其表面沾染污物而影响其检测工作。
进一步的，还包括云台摄像机14，云台摄像机14安装在支撑架15的顶部，云台摄像机14与单片机17双向电连接，云台摄像机14对底座2周围的图像信息进行采集，采集的信息传递给单片机17，单片机17对信息进行分析处理，便于对该超声波探测仪进行智能操作。
减震单元3包括伸缩杆31和弹簧32，伸缩杆31固定在底盘1与底座2之间，弹簧32套接在伸缩杆31上，底盘1上的不良震动通过弹簧32的弹性变形以及伸缩杆31的伸缩变量进行减弱，保证了该超声波探测仪在工作过程中的稳定性。
本发明提供的一种便携式地质勘探用超声波探测仪的工作原理如下：红外避障传感器51对底座2周围的障碍物信息进行检测， GPS定位器52对底座2的空间位置信息进行定位，云台摄像机14对底座2周围的图像信息进行采集，采集、定位以及检测的信息均传递给单片机17，单片机17对信息进行分析处理，并通过无线通讯器16与远程终端进行信息交互，远程终端通过无线通讯器16对单片机17进行发布命令。
单片机17控制伺服电机91工作，伺服电机91的输出轴带动电机座92转动，从而对移动机构8的移动方向进行调节，步进电机81的输出轴带动移动轮82转动，移动轮82将底盘1移动到工作区域。
底盘1上的不良震动通过弹簧32的弹性变形以及伸缩杆31的伸缩变量进行减弱。
第一电动推杆71的伸缩端带动线架72进行伸缩运动，从而使超声波探测器10移动到钻孔的正上方，卷线电机12的输出轴带动绕线杆13转动，绕线杆13对线缆11进行放线，线缆11将超声波探测器10移动到钻孔内侧。
当超声波探测器10移动到预设位置时，第二电动推杆42的伸缩端带动防护壳41撑开，防护壳41支撑在钻孔的内壁上，然后，超声波探测器10再进行勘探工作，勘探完成后，防护壳41包裹在超声波探测器10的外侧。
值得注意的是，以上实施例中所公开的超声波探测器10选用授权公布号码CN209496001 U专利中的超声波探测器，卷线电机12采用授权公布号码CN 209496001 U专利中的第三电机，卷线电机12、线缆11以及超声波探测器10的电连接方式与授权公布号码CN209496001 U专利中第三电机、缆线以及超声波探测器的电连接方式相同，红外避障传感器51型号选用博光-50nk，GPS定位器52型号选用S19，无线通讯器16选用野玛1000，云台摄像机14、第二电动推杆42、第一电动推杆71、步进电机81和伺服电机91均根据实际应用场景进行选型配置，单片机17选用PIC系列，单片机17控制卷线电机12、红外避障传感器51、GPS定位器52、无线通讯器16、云台摄像机14、第二电动推杆42、第一电动推杆71、步进电机81和伺服电机91均采用现有技术中常见的方法。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：包括底盘（1）、底座（2）和支撑架（15）；
底盘（1）：底部四角安装有方向调节单元（9），方向调节单元（9）的调节部位上安装有移动机构（8）；
底座（2）：通过减震单元（3）固定在底盘（1）的顶部，所述底座（2）的侧面安装有定位单元（5），底座（2）的顶部分别安装有单片机（17）和电源（18）；
支撑架（15）：固定在底座（2）的中部，所述支撑架（15）的内侧通过支撑单元（6）连接有伸缩单元（7），伸缩单元（7）的端部安装有卷线电机（12），所述卷线电机（12）的输出轴上固定有绕线杆（13），绕线杆（13）上缠绕有线缆（11），所述线缆（11）的端部连接有超声波探测器（10），且超声波探测器（10）的侧面安装有防护单元（4）；
其中：所述超声波探测器（10）和电源（18）的输出轴段电连接单片机（17）的输入端，单片机（17）的输出端电连接卷线电机（12）的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述定位单元（5）包括红外避障传感器（51）和GPS定位器（52），GPS定位器（52）安装在底座（2）的顶部，所述红外避障传感器（51）安装在底座（2）的侧面，红外避障传感器（51）和GPS定位器（52）的输出端电连接单片机（17）的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：还包括无线通讯器（16），所述无线通讯器（16）安装在底座（2）的顶部，无线通讯器（16）与单片机（17）双向电连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述方向调节单元（9）包括伺服电机（91）和电机座（92），伺服电机（91）安装在底盘（1）的底部，所述电机座（92）固定在伺服电机（91）的输出轴上，伺服电机（91）的输入端电连接单片机（17）的输出端。
5.根据权利要求4所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述移动机构（8）包括步进电机（81）和移动轮（82），步进电机（81）装配在电机座（92）上，所述移动轮（82）安装在步进电机（81）的输出轴上，步进电机（81）的输入端电连接单片机（17）的输出端。
6.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述伸缩单元（7）包括第一电动推杆（71）和线架（72），线架（72）固定在第一电动推杆（71）的伸缩端部，所述卷线电机（12）安装在线架（72）的侧面，所述第一电动推杆（71）的输入端电连接单片机（17）的输出端。
7.根据权利要求6所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述支撑单元（6）包括斜撑（61）和卡套（62），卡套（62）卡箍在第一电动推杆（71）上，所述斜撑（61）的一端与卡套（62）固定，斜撑（61）的另一端连接固定在支撑架（15）的内壁上。
8.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述防护单元（4）包括防护壳（41）和第二电动推杆（42），防护壳（41）的一端与超声波探测器（10）的末端铰接，所述第二电动推杆（42）的一端与超声波探测器（10）的前端铰接，第二电动推杆（42）的另一端与防护壳（41）的中部靠上位置铰接，所述第二电动推杆（42）的输入端电连接单片机（17）的输出端。
9.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：还包括云台摄像机（14），所述云台摄像机（14）安装在支撑架（15）的顶部，云台摄像机（14）与单片机（17）双向电连接。
10.根据权利要求1所述的一种便携式地质勘探用超声波探测仪，其特征在于：所述减震单元（3）包括伸缩杆（31）和弹簧（32），伸缩杆（31）固定在底盘（1）与底座（2）之间，所述弹簧（32）套接在伸缩杆（31）上。
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