CN114858099A - 一种水平定向钻机直线度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水平定向钻机直线度检测装置，包括：动力头和钻架，所述动力头沿钻架直线移动，其特征在于，还包括：检测基准机构，所述检测基准机构设有激光发射器，所述激光发射器用于发射激光束建立直线度检测基准；检测单元，所述检测单元设有激光接收器，所述激光接收器连接所述动力头，所述激光接收器随所述动力头移动，所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光束；直线度计算单元，用于根据所述激光发射器发射的激光束在激光接收器上的位置实时计算动力头移动的直线度。采用激光发射器发射激光束建立直线度检测基准，根据激光束在激光接收器上的位置实时计算动力头移动的直线度，填补这一检测领域的空白。
Description
技术领域
本发明专利涉及直线度检测技术领域，尤其涉及一种水平定向钻机直线度检测装置。
背景技术
水平定向钻机是铺设地下公共设施的一种施工机械。其动力头通过前端圆柱面与钻杆连接，将转矩和前进动力传递给钻杆。动力头前端圆柱面与相对钻架运动的直线度，决定着钻杆前进方向与传动效果。由于钻架行程10m以上、动力头运动过程振动大，导致检测基准难建立、数据处理难度大，尚无有效的直线度检测方案，限制了水平定向钻机的技术进步。因此，开发环境适应性强、结构简单、易于实现、制造成本低、抗振性强的水平定向钻机直线度检测装置及方法迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水平定向钻机直线度检测装置。
为解决现有技术问题，本发明公开了一种水平定向钻机直线度检测装置，包括：动力头和钻架，所述动力头沿钻架直线移动，其特征在于，还包括：检测基准机构，所述检测基准机构设有激光发射器，所述激光发射器用于发射激光束建立直线度检测基准；检测单元，所述检测单元设有激光接收器，所述激光接收器连接所述动力头，所述激光接收器随所述动力头移动，所述激光接收器用于接收所述激光发射器发射的激光束；直线度计算单元，用于根据所述激光发射器发射的激光束在激光接收器上的位置实时计算动力头移动的直线度。
进一步地，所述检测基准机构包括激光发射器方位调节机构。
进一步地，所述激光发射器方位调节机构包括纵向导轨和横向导轨，所述激光发射器与纵向导轨滑动连接，所述纵向导轨与横向导轨滑动连接。
进一步地，还包括磁力表座，所述磁力表座设于横向导轨的底部。
进一步地，所述激光接收器通过固定装置设于动力头上。
进一步地，所述固定装置包括相连接的固定支架和卡槽，所述卡槽用于卡合所述动力头，所述固定支架设于所述动力头外围。
进一步地，所述固定支架设有紧固螺栓，所述紧固螺栓设有用于夹紧手柄。
进一步地，所述卡槽底部设有用于固定激光接收器的定位机构。
进一步地，所述动力头为V型卡槽。
进一步地，所述直线度计算单元包括：机器视觉系统、主机、工控机和控制柜，主机接收所述激光接收器上激光束的位置信息，所述机器视觉系统用于将激光束的位置信息传输至所述工控机计算所述动力头运动的直线度。
本发明具有的有益效果：
采用激光发射器发射激光束建立直线度检测基准，根据激光束在激光接收器上的位置实时计算动力头移动的直线度，填补这一检测领域的空白。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中检测基准机构结构示意图；
图3为本发明中检测单元结构示意图；
图4为本发明中直线度计算单元结构示意图。
附图标记：
1.检测基准机构，11.激光发射器，12.纵向导轨，13. 横向导轨，14.磁力表座；2.检测单元，21.夹紧手柄，22.固定支架，23.卡槽，24.定位机构，25.激光接收器；3. 直线度计算单元，31.机器视觉系统，32.主机，33.工控机，34.控制柜；4.动力头，5.钻架。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的一种水平定向钻机直线度检测装置，包括：动力头4和钻架5，所述动力头4沿钻架5直线移动，还包括：
检测基准机构1，所述检测基准机构1设有激光发射器11，所述激光发射器11用于发射激光束建立直线度检测基准；所述激光发射器11有调整激光束上下、左右倾斜角度的按钮。
检测单元2，所述检测单元2设有激光接收器25，所述激光接收器25连接所述动力头4,所述激光接收器25随所述动力头4移动，所述激光接收器25用于接收所述激光发射器11发射的激光束；所述激光接收器25前端设置有光敏元件，所述激光发射器11发射的激光束在光敏元件上形成光斑；
直线度计算单元3，用于根据所述激光发射器11发射的激光束在激光接收器25上的位置实时计算动力头4移动的直线度。
如图2所示，所述检测基准机构1包括激光发射器11方位调节机构，所述激光发射器11方位调节机构包括纵向导轨12和横向导轨13，所述激光发射器11与纵向导轨12滑动连接，所述纵向导轨12与横向导轨13滑动连接。还包括磁力表座14，所述磁力表座14设于横向导轨13的底部。通过纵向导轨12调整激光发射器11上下的位置，通过调整纵向导轨12在横向导轨13上左右的位置来调整激光发射器11左右的位置；纵向导轨12和横向导轨13均设有固定结构，调整好激光发射器11位置后通过固定结构来实现固定。磁力表座14通过磁力将整个检测基准机构1吸附在钻架5上，同时也便于调整整个检测基准机构1前后的位置。
如图3所示，所述激光接收器25通过固定装置设于动力头4上。所述固定装置包括相连接的固定支架22和卡槽23，固定支架22和卡槽23构成卡箍结构，所述卡槽23用于卡合所述动力头4，所述固定支架22设于所述动力头4外围。所述固定支架22设有紧固螺栓，所述紧固螺栓设有用于夹紧手柄21，通过夹紧手柄21拧紧紧固螺栓对动力头4形成紧固。所述卡槽23底部设有用于固定激光接收器25的定位机构24。所述动力头4为V型卡槽。
如图4所示，所述直线度计算单元3包括：机器视觉系统31、主机32、工控机33和控制柜34，主机32用于接收所述激光接收器25上激光束的位置信息，所述机器视觉系统31用于将激光束的位置信息传输至所述工控机33计算所述动力头4运动的直线度。
直线度检测过程如下：
1、将所述检测基准机构1固定在所述钻架5尾部，调整所述激光发射器11空间位姿，使其发射的激光束与所述动力头前端圆柱面4轴线基本平行。
2、所述激光接收器25定位至所述动力头前端圆柱面4轴线平行状态。
3、将所述激光接收器25分别置于所述激光发射器11近端与远端，根据所述激光发射器11的激光束在所述激光接收器25上的坐标位置，调整所述激光发射器11的激光束空间位姿，使得所述激光接收器25置于所述激光发射器11近端与远端时，所述激光发射器11的激光束均能照射到所述激光接收器25的光敏元件上，且在光敏元件坐标系原点0.25mm圆内。
4、将所述激光接收器25从所述激光发射器11近端或远端沿着反向方向在所述钻架5全长范围内运动，并实时采集数据计算直线度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种水平定向钻机直线度检测装置，包括：动力头（4）和钻架（5），所述动力头（4）沿钻架（5）直线移动，其特征在于，还包括：
检测基准机构（1），所述检测基准机构（1）设有激光发射器（11），所述激光发射器（11）用于发射激光束建立直线度检测基准；
检测单元（2），所述检测单元（2）设有激光接收器（25），所述激光接收器（25）连接所述动力头（4）,所述激光接收器（25）随所述动力头（4）移动，所述激光接收器（25）用于接收所述激光发射器（11）发射的激光束；
直线度计算单元（3），用于根据所述激光发射器（11）发射的激光束在激光接收器（25）上的位置实时计算动力头（4）移动的直线度。
2.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述检测基准机构（1）包括激光发射器（11）方位调节机构。
3.根据权利要求2所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述激光发射器（11）方位调节机构包括纵向导轨（12）和横向导轨（13），所述激光发射器（11）与纵向导轨（12）滑动连接，所述纵向导轨（12）与横向导轨（13）滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，还包括磁力表座（14），所述磁力表座（14）设于横向导轨（13）的底部。
5.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述激光接收器（25）通过固定装置设于动力头（4）上。
6.根据权利要求5所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述固定装置包括相连接的固定支架（22）和卡槽（23），所述卡槽（23）用于卡合所述动力头（4），所述固定支架（22）设于所述动力头（4）外围。
7.根据权利要求6所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述固定支架（22）设有紧固螺栓，所述紧固螺栓设有用于夹紧手柄（21）。
8.根据权利要求6所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述卡槽（23）底部设有用于固定激光接收器（25）的定位机构（24）。
9.根据权利要求6所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述动力头（4）为V型卡槽。
10.根据权利要求1所述的一种水平定向钻机直线度检测装置，其特征在于，所述直线度计算单元（3）包括：机器视觉系统（31）、主机（32）、工控机（33）和控制柜（34），主机（32）用于接收所述激光接收器（25）上激光束的位置信息，所述机器视觉系统（31）用于将激光束的位置信息传输至所述工控机33计算所述动力头（4）运动的直线度。
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