CN216387374U - 防爆激光测距装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种防爆激光测距装置，包括：激光测距模块和用于容纳所述激光测距模块的壳体；所述壳体包括防爆壳和与防爆壳连接的前盖，所述激光测距模块与前盖连接；所述壳体上开设有透光窗口，所述透光窗口上固定有透光板，以便于所述激光测距模块发出的激光经透光板到达壳体外侧。本实用新型通过用激光雷达测距模块替代传统的超声波雷达传感模块，使防爆激光测距装置的测量结果不受周围环境的影响，因此保证了测量精度的可靠性。同时，由于激光雷达测距模块固定在壳体内，而壳体为隔爆形式，因此可以符合相对复杂的安标使用要求。另外，由于所述壳体积较小，同时抗干扰能力强，因此可以满足多元化选择的需求。

Description

防爆激光测距装置

技术领域

本实用新型一般地涉及测量设备领域。更具体地，本实用新型涉及一种防爆激光测距装置。

背景技术

目前，市场上的矿用防爆距离传感器大多采用传统的超声波雷达传感器。但是超声波雷达传感器在测量移动速度较快的物体时，超声波测距无法跟上物体移动距离的实时变化，导致测量误差较大。另外，在不同的环境因素(温度、湿度等)下超声波的传输速度不同，因此其测量所得的数据受周围环境的影响较大；同时，由于超声波的散射角大，从而导致其方向性较差，并且在测量较远距离的目标时，其回波信号比较弱，影响测量精度。综上，超声波雷达传感器并不能满足多元化选择的需求。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种防爆激光测距装置，用激光雷达测距模块替代传统的超声波雷达传感模块，通过激光束照射物体来进行测量距离。由于激光雷达测距模块不受周围环境的影响，因此保证了测量精度的可靠性。

本实用新型提供一种防爆激光测距装置，包括：激光测距模块和用于容纳所述激光测距模块的壳体；所述壳体包括防爆壳和与防爆壳连接的前盖，所述激光测距模块与前盖连接；所述壳体上开设有透光窗口，所述透光窗口上固定有透光板，以便于所述激光测距模块发出的激光经透光板到达壳体外侧。

在一个实施例中，还包括模块固定座，所述模块固定座与前盖可拆固定连接，所述激光测距模块与模块固定座可拆固定连接。

在一个实施例中，所述透光板通过螺栓固定在前盖上，所述透光板与螺栓头部之间设置有压板。

在一个实施例中，所述透光板与前盖之间设置有铜垫，所述透光板与压板之间设置有压板垫板。

在一个实施例中，所述防爆壳一侧开设有电缆孔，所述电缆孔处设置有电缆接入装置，以便于电缆依次经所述电缆接入装置和所述电缆孔进入壳体内。

在一个实施例中，所述电缆接入装置为空心轴状，并且与所述电缆孔同轴设置。

在一个实施例中，所述壳体内设置有接线端子，所述电缆经接线端子与激光测距模块连接。

在一个实施例中，所述激光测距模块还包括矫正模块，所述矫正模块用于矫正测量结果。

在一个实施例中，所述激光测距模块还连接有控制模块，所述控制模块用于控制激光测距模块。

在一个实施例中，所述控制模块还连接有通信模块，所述通信模块用于向控制模块传递远程控制信息。与现有技术相比，本实用新型提供的防爆激光测距装置通过用激光雷达测距模块替代传统的超声波雷达传感模块，使防爆激光测距装置的测量结果不受周围环境的影响，因此保证了测量精度的可靠性。同时，由于激光雷达测距模块固定在壳体内，而壳体为隔爆形式，因此可以符合相对复杂的安标使用要求。另外，由于所述壳体积较小，同时抗干扰能力强，因此确保了所述防爆激光测距装置使用的方便性和灵活性，使其可以满足多元化选择的需求。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本实用新型示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1是根据本实用新型实施例的防爆激光测距装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的模块固定座的侧视图；

图3是根据本实用新型实施例的模块固定座与前盖连接的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的两个模块固定座与前盖连接的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的透光板与前盖连接的结构示意图；以及图6是根据本实用新型实施例的防爆激光测距装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

现有的矿用防爆距离传感器大多采用超声波雷达传感器。但是超声波雷达传感器存在测量误差较大、测量所得的数据受周围环境的影响较大、方向性较差以及测量精度低等缺陷。从而导致超声波雷达传感器并不能满足多元化选择的需求。而现有的激光测距传感器具有重量轻、体积小、操作简单速度快而准确的优点，同时其误差仅为其它光学测距模块的五分之一到数百分之一，当发射的激光束功率足够时，测程可达40公里左右甚至更远。另外激光测距模块可昼夜作业，而且激光能量高度集中、方向性很好。激光测距传感器虽然可以克服上述超声波雷达传感器的缺陷，但是无法满足矿井的安标使用要求。

下面结合附图来详细描述本实用新型的具体实施方式。

图1是根据本实用新型实施例的防爆激光测距装置的结构示意图；如图1所示，本实用新型公开了一种防爆激光测距装置，包括激光测距模块和用于容纳所述激光测距模块的壳体1。在不同的应用场景中，该激光测距模块可以是相位法测距模块或脉冲法测距模块。相位法激光测距模块是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离的。相位式激光测距模块精度可达到1毫米误差，适合各种高精度测量用途。脉冲式激光测距模块是向目标物射出一束或一序列短暂的脉冲激光束，由光电元件接收目标物反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从检测设备到目标物的距离。脉冲法激光测距模块的显示精度可达0.1米，测量精度为0.15米误差。

在一个实施例中，为了满足矿井内的防爆要求，该壳体可以由钢板制成。矿井内的防爆设备所用的钢板的厚度通常为8mm。但是为了便于将防爆激光测距装置下入矿井，需要其体积和重量都足够小。因此为了缩小防爆激光测距装置的体积，同时减少其自身重量，所用钢板的厚度可以是3mm。但是3mm厚度的钢板通常无法满足矿井内的防爆要求，因此还需要在钢板上增加加强筋，以增加钢板的强度，从而使壳体的强度满足矿井内的防爆要求。如此，使前述防爆激光测距装置既可以满足防爆要求，又可以保证防爆激光测距装置的小体积和低重量。在一个实施例中，壳体可以包括防爆壳2和与防爆壳连接的前盖3。前盖3可以通过六角螺栓与防爆壳2固定连接，可以起到防爆的作用。

以上结合图1对防爆激光测距装置的整体结构进行了示例性描述，本领域技术人员应该理解的是，该结构是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据需要对该结构进行调整。为了进一步详细介绍该防爆激光测距装置。以下结合图2-图5对防爆激光测距装置的关键部件的连接关系和连接方式进行示例性描述。其中图2是根据本实用新型实施例的模块固定座的结构示意图；图3是根据本实用新型实施例的模块固定座与前盖连接的示意图；图4是根据本实用新型实施例的两个模块固定座与激光测距连接的示意图；图5是根据本实用新型实施例的透光板与前盖连接的结构示意图。

在一个实施例中，壳体1上开设有透光窗口，透光窗口上固定有透光板5。在一个实施场景中，前述激光测距模块可以通过模块固定座与前盖3连接。通过该前盖可以方便打开防爆激光测距装置，以对激光测距模块等内部组件进行更换和维护。该模块固定座可以通过螺栓与前盖可拆固定连接，激光测距模块同样可以通过螺栓与该模块固定座可拆固定连接。如图2所示，该模块固定座8可以是横截面为L形的板状结构，其包括相互垂直的第一连接部81和第二连接部82。其中第一连接部81上可以开设螺栓孔，以便于第一连接部81通过螺栓与前盖3固定连接。在一个实施例中，如图3所示，可以将第一连接部81设置在前盖3外侧，第一连接部81通过螺栓9与前盖3固定连接，第二连接部82经过透光窗口延伸至壳体1内。在另一个实施例中，也可以将第一连接部81设置在前盖3内侧，第二连接部82同样在壳体1内。第二连接部82上可以开设螺栓孔，以便于第二连接部通过螺栓将激光测距模块固定在模块固定座上。

如上所述，将激光测距模块固定在一个模块固定座8上会出现激光测距模块固定不牢固，乃至出现松动甚至脱落的现象。因此，在一个应用场景中，如图4所示，前述防爆激光测距装置可以包括两个相对设置的模块固定座8，该两个模块固定座8的第二连接部82相对设置，激光测距模块夹设在两个第二连接部82之间，且分别与两个第二连接部82通过螺栓固定连接，以使激光测距模块固定的更稳固，从而避免其产生晃动甚至脱落。

当激光测距模块处于工作状态时，激光测距模块发出的检测光经透光板5到达壳体外侧，然后测量检测光往返目标物所需要时间，接着通过光速c＝299792458m/s和大气折射系数计算出激光测距模块与目标物之间的距离。其中大气折射系数随气压、气温和空气成分而变化。尤其湿度对于折射率的影响比较大，相应地光速也随之改变。因此，测量前可以首先防爆激光测距装置所在环境的气压、气温和空气成分；然后根据测量结果确定大气折射系数，最终根据光速和大气折射系数计算出激光测距模块与目标物之间的距离。前述透光板不仅可以使激光测距模块发出的检测光穿出，同时可以保护内部结构，另外还可以将壳体的内部与外部隔绝起来。

在不同的实施方式中，透光板5可以是方形或者圆形，其材质可以是高清玻璃。同时，为了满足矿井下的防爆需要，透光板可以是高清钢化玻璃。如图5所示，在一个应用场景中，为了进一步满足矿井下的防爆需要，透光板5可以通过螺栓固定在前盖上，为了使透光板5与前盖3接触的边缘受力均匀，防止透光板5变形，同时为了降低日常工作中透光板5受到的振动，可以在透光板5与螺栓头部之间设置压板7。进一步地，为了防止在极端工作环境下，出现剧烈振动而导致透光板5因振动强度过大而破裂，可以在透光板5与前盖3之间设置铜垫4，同时在透光板5与压板7之间设置压板垫板6，该压板垫板6可以是硬度较低的防爆材料，例如塑料。铜垫4和压板垫板6可以有效降低透光板受到的振动强度。

显然，激光测距模块的工作离不开电源。在一个实施例中，所述壳体一侧开设有一圆形或矩形电缆孔，该电缆孔外侧设置有电缆接入装置，以便于电缆依次经该电缆接入装置和电缆孔进入壳体内。在一个实施例中，所述电缆接入装置为空心轴状，并且与所述电缆孔同轴设置。在一个实施方式中，电缆接入装置可以是一端带有螺纹的空心柱体，其可以螺接在壳体外侧。在另一个实施方式中。电缆接入装置可以包括固定座，固定座上开设有螺栓孔，可以通过螺栓将其固定在壳体外侧。在一个实施例中，壳体内设置有接线端子，电缆经电缆接入装置和电缆孔进入壳体内，与接线端子连接。激光测距模块同样与接线端子连接。

以上结合图2-图5对防爆激光测距装置的关键部件的连接关系和连接方式进行示例性描述，本领域技术人员应该理解的是，该连接关系和连接方式是示例性的而非限制性的，本领域技术人员可以根据需要对该结构进行调整。为了进一步详细介绍该防爆激光测距装置。以下结合图6对防爆激光测距装置的模块结构进行示例性描述。图6是根据本实用新型实施例的防爆激光测距装置的结构框图。

如图6所示，激光测距模块的测量模块可以由激光发射器、激光接收器及距离计数器等组成。通过激光测距通常存在误差，例如白色激光的误差值通常为2厘米，而黑色激光的误差值通常为5厘米。为了降低测量误差，提高激光测距的准确度和精确度，在一个实施例中，前述激光测距模块还可以包括矫正模块，该矫正模块用于矫正测量模块测量的结果。例如，如果激光测距模块发出的发射光为白色激光，经大量测试发现，其测量结果通常比实际值少2厘米，则通过矫正模块在距离计数器获得的测量值的基础上增加2厘米，从而使测量结果更加接近实际值，因此提升了测量结果的精确度。同样，如果激光测距模块发出的发射光为黑色激光，经大量测试发现，其测量结果通常比实际值多5厘米，则通过矫正模块在在距离计数器获得的测量值的基础上减少5厘米，以便提升测量结果的精确度。

在一个实施例中，前述防爆激光测距装置还包括与激光测距模块连接的控制模块，该控制模块可以是单片机，用于控制激光测距模块的运行，例如控制激光测距模块进行测距操作，同时控制激光测距模块的测量时间和测量频率。并且可以读取并存储测量结果数据，便于对测量结果数据进行统计、和查询等操作。另外，控制模块还可以获取激光测距模块的工作状态。在另一个实施例中，防爆激光测距装置还包括与控制模块连接的通信模块，该通信模块用于接收远程控制信息，并将该远程控制信息传递给控制模块。同时该通信模块也可以用于直接读取测量数据并且获取激光测距模块的工作状态，并把测量数据和激光测距模块的工作状态实时传送给远程控制平台，例如煤矿监控系统。通信模块与远程控制平台之间的通信方式可以是任意适合的类型，例如蜂窝通信(例如“4G”或“5G”无线通信)或无线局域网(“WLAN”)等。在一个应用场景中，前述防爆激光测距装置还包括用于显示激光测距结果的显示模块，该显示模块与控制模块连接，其还可以显示激光测距模块的工作状态。

综上所述，本实用新型的技术方案通过合理利用壳体内部空间，减小了防爆激光测距装置的体积。同时其重量只有6公斤，小巧轻便，从而便于运送和安装。进一步地，其壳体通过采用隔爆腔设计的方式，将激光测距模块与实际工作环境隔离开，当实际工作环境为易燃易爆环境时，激光测距仪不会因此而成为潜在危险点火源，因此符合矿井的安标使用要求。

在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。

另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体地限定。

虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求保护范围内的模块组成、等同或替代方案。

Claims (10)

1.一种防爆激光测距装置，其特征在于，包括：

激光测距模块和用于容纳所述激光测距模块的壳体；

所述壳体包括防爆壳和与防爆壳连接的前盖，所述激光测距模块与前盖连接；

所述壳体上开设有透光窗口，所述透光窗口上固定有透光板，以便于所述激光测距模块发出的激光经透光板到达壳体外侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括模块固定座，所述模块固定座与前盖可拆固定连接，所述激光测距模块与模块固定座可拆固定连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述透光板通过螺栓固定在前盖上，所述透光板与螺栓头部之间设置有压板。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述透光板与前盖之间设置有铜垫，所述透光板与压板之间设置有压板垫板。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述防爆壳一侧开设有电缆孔，所述电缆孔处设置有电缆接入装置，以便于电缆依次经所述电缆接入装置和所述电缆孔进入壳体内。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述电缆接入装置为空心轴状，并且与所述电缆孔同轴设置。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述壳体内设置有接线端子，所述电缆经接线端子与激光测距模块连接。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的装置，其特征在于，所述激光测距模块还包括矫正模块，所述矫正模块用于矫正测量结果。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述激光测距模块还连接有控制模块，所述控制模块用于控制激光测距模块。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制模块还连接有通信模块，所述通信模块用于向控制模块传递远程控制信息。

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