專利名稱：一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及測繪儀器，具體涉及用于確定礦井巷道方向的移向儀。
背景技術：
礦井巷道是一種常見的工程隧道形式。在工程作業(yè)中，特別是近距離工程作業(yè)中， 確定礦井巷道的方向非常重要。迄今為止，用于確定/測量巷道方向的儀器包括低精度儀器如羅盤和高精度儀器如陀螺經(jīng)緯儀。對于用于確定/測量礦井巷道方向的低精度儀器，以羅盤為例，其通過指示磁針與地磁極之間的磁作用指示方向，其定向精度低，誤差在1度左右，對于要求定向精度較高的作業(yè)而言，這樣的測量精度是遠遠不能達到要求的。此外，其應用范圍受限，例如在磁性礦井如鐵礦礦井中不能使用，這是因為周圍磁性環(huán)境干擾羅盤的定向。對于用于確定/測量礦井巷道方向的高精度儀器，以陀螺經(jīng)緯儀為例，其是帶有陀螺裝置、用來測定真北方位角的經(jīng)緯儀。其關鍵裝置之一是陀螺儀，簡稱陀螺，又稱回轉儀，主要由一個高速旋轉的轉子支承在一個或兩個框架上而構成。經(jīng)緯儀上安置懸掛式陀螺儀，是利用其具指北性確定真子午線北方向，再用經(jīng)緯儀測定出真子午線北方向至待定方向所夾的水平角，即真方位角。其測量精度確實很高，但是陀螺經(jīng)緯儀屬于精密儀器，制造工藝復雜，價格昂貴，而且維修困難。此外，在實際確定/測量礦井巷道方向的工程作業(yè)中，傳統(tǒng)的“吊線”方法仍然使用。所謂“吊線”方法，是在礦井井口已知的方向上，用兩根諸如鋼絲的線吊著諸如重錘的重物，從井口垂落到井底，從而將井口已知方向轉移至井底，進而可以用于測量礦井巷道方向。“吊線”方法雖然能滿足期望的精度要求，但是該方法是純手工操作方法，操作耗時、耗力，勞動強度大。如上所述，目前已知用于確定/測量定礦井巷道方向的裝置和方法都存在各自的缺點。因此，存在對于操作簡單、精度高、使用和維修容易的用于確定礦井巷道的裝置的開發(fā)需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人經(jīng)過銳意研究發(fā)現(xiàn)，可以通過透鏡/透鏡組和棱鏡將礦井井口上已知的方向轉移至井底，并且將該已知方向用指向構件指出，從而可以將礦井巷道方向確定為礦井井口上已知方向的方法，進而完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，該裝置能將礦井井口已知的方向轉移至井底，從而將該已知方向確定為礦井巷道方向，從而進行礦井巷道挖掘作業(yè)等。本發(fā)明提供一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)1，其包括指向構件11，與指向構件11 一體化連接的L形光路和觀察通
3道12，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之前的物鏡13，設置于光路和觀察通道 12內(nèi)部、在L形拐角處的三棱鏡14，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在物鏡13和三棱鏡14 之間的對光透鏡18，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之后的目鏡15，和設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在三棱鏡14和目鏡15之間的指示絲16，其中指示絲16的方向與指向構件11的方向相同；與指向系統(tǒng)1相連的調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，其包括水平微調(diào)機構21、和水平制動機構22 ；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)2相連的底座3，在底座3下部設置豎直調(diào)節(jié)構件31。本發(fā)明提供的移向儀精度高，操作簡單，使用簡捷，能快速確定礦井巷道方向，體積小，重量輕，是完全機械式儀器，制造和維修簡單，并且操作精度不受外界環(huán)境如磁場等干擾，完全滿足生產(chǎn)實踐的要求。


圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施方案的移向儀的結構示意圖。圖2是本發(fā)明另一優(yōu)選實施方案的移向儀的結構示意圖。附圖標號說明I-指向系統(tǒng)11-指向構件12-光路和觀察通道1213-物鏡14-三棱鏡15-指示絲16-目鏡17-對光旋鈕18-對光透鏡2-調(diào)節(jié)系統(tǒng)21-水平微調(diào)機構21211-水平微調(diào)旋鈕22-水平制動機構22221-水平制動旋鈕3-底座31-豎直方向調(diào)節(jié)構件
具體實施例方式以下以優(yōu)選的具體實施方式
并結合附圖來進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明的特點和優(yōu)點將隨著這些說明變得更為清楚。不過，這些實施方案僅是說明性的，其對本發(fā)明的保護范圍并不構成任何限制。本領域技術人員理解，在不超出或偏離本發(fā)明保護范圍的情況下，本發(fā)明的技術方案及其實施方式有多種修飾、改進或等價物，這些均應落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，如圖1所示，提供一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)1，其包括指向構件11，與指向構件11 一體化連接的L形光路和觀察通道12，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之前的物鏡13，設置于光路和觀察通道 12內(nèi)部、在L形拐角處的三棱鏡14，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在物鏡13和三棱鏡14 之間的對光透鏡18，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之后的目鏡15，和設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在三棱鏡14和目鏡15之間的指示絲16，其中指示絲16的方向與指向構件11的方向相同；與指向系統(tǒng)1相連的調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，其包括水平微調(diào)機構21、和水平制動機構22 ；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)2相連的底座3，在底座3下部設置豎直調(diào)節(jié)構件31。在上述優(yōu)選實施方案中，指向構件11可以是任何平直結構構件，例如板、棒、翼、 棍等，或者具有指向功能的儀器或部件。指向構架件11可以設置于通道12的任何部位，不過，考慮到操作的容易性，指向構件U優(yōu)選設置于通道12的頂部或上部，如圖1中所示。在上述優(yōu)選實施方案中，光路和觀察通道12是L形構件。考慮到精度和觀察的準確性和容易性，光路和觀察通道12優(yōu)選是直角的L形構件。在上述優(yōu)選實施方案中，物鏡13可以是凸透鏡或凸透鏡組。如圖1中所示，其設置于光路和觀察通道12內(nèi)部，并且在L形拐角之前。在上述優(yōu)選實施方案中，對光透鏡18可以是透鏡或透鏡組。作為用作對光透鏡18 的透鏡，可以使用凸透鏡或凸透鏡組。如圖1中所示，其設置于光路和觀察通道12內(nèi)部，并且在物鏡13和L形拐角之間。在進一步優(yōu)選的實施方案中，指向系統(tǒng)1還包括對光旋鈕17，其用于調(diào)節(jié)對光透鏡18的位置。在上述優(yōu)選實施方案中，三棱鏡14設置于光路和觀察通道12內(nèi)部，并且在L形拐角處，其用于將光路轉向。三棱鏡14優(yōu)選是直角三棱鏡，且優(yōu)選其直角與光路和觀察通道 12的直角相對，如圖1中所示。在上述優(yōu)選實施方案中，指示絲16設置于光路和觀察通道12內(nèi)部，并且在三棱鏡 14和目鏡15之間。在本發(fā)明中，重要的是指向構件11與指示絲16的方向一致相同，具體原因如下文中發(fā)明原理部分所述。在上述優(yōu)選實施方案中，目鏡15設置于光路和觀察通道12內(nèi)部，并且在L形拐角之后。目鏡15可以是透鏡或透鏡組。作為用于目鏡15的透鏡，可以使用凸透鏡或凸透鏡組。在進一步優(yōu)選的實施方案中，指向系統(tǒng)1的光路和觀察通道12、物鏡13、對光透鏡 18、對光旋鈕17、三棱鏡14和目鏡16可以用望遠鏡筒代替。在這種情況下，需要對望遠鏡筒進行相應改裝，例如在望遠鏡筒的三棱鏡和目鏡之間設置指示絲，并且在望遠鏡筒上部設置與指示絲方向一致的指向構件，以及其它根據(jù)需要的改裝。在進一步優(yōu)選的實施方案中，指向系統(tǒng)1通過連接構件4與調(diào)節(jié)系統(tǒng)2相連，如圖 2所示。連接構件4可以為例如連接架，其將指向系統(tǒng)1固定于調(diào)節(jié)系統(tǒng)2上。在上述優(yōu)選實施方案中，水平微調(diào)機構21是在水平方向上對指向系統(tǒng)進行方向微調(diào)節(jié)的機構?？梢允褂萌魏伪绢I域已知的水平方向微調(diào)機構，例如用于水準儀、經(jīng)緯儀的微調(diào)機構，其包括水平微調(diào)旋鈕211，如圖2所示。
在上述優(yōu)選實施方案中，水平制動機構22是在水平方向上對指向系統(tǒng)進行制動和松動的機構?？梢允褂萌魏伪绢I域已知的制動機構，例如用于水準儀、經(jīng)緯儀的制動機構，其包括水平制動旋鈕221，如圖2所示。在上述優(yōu)選實施方案中，在底座3下部設置的豎直調(diào)節(jié)構件31，其用于在豎直方向上對指向系統(tǒng)1進行調(diào)節(jié)。所述豎直調(diào)節(jié)構件可以使用任何本領域已知的豎直方向調(diào)節(jié)構件，例如腳螺絲，如圖2所示。在進一步優(yōu)選的實施方案中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)2可以使用水準儀的底座上的調(diào)節(jié)系統(tǒng)來代替。以下對本發(fā)明的原理進行說明。在礦井井口上沿已知方向設置一根線，該線通過物鏡、三棱鏡和目鏡可以被觀察者觀測到，通過調(diào)節(jié)指向系統(tǒng)，使得該線與指示絲重合，則指示絲的方向與該線的方向一致，而指示絲的方向又與指向構件方向一致，則指向構件方向與該線的方向一致，因此指向構件的方向即是礦井井口上的已知方向，由此可以確定礦井巷道的方向。根據(jù)上述原理可知，在本發(fā)明的指向儀中，保持指向構件與指示絲的方向一致是非常重要的。只有兩者的方向一致，指向構件才能精確地指示出礦井井口上的已知方向，確保指向儀的精度。在一個更優(yōu)選實施方案中，如圖2所示，本發(fā)明提供一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)1，其包括指向構件11，與指向構件11 一體化連接的L形光路和觀察通道12，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之前的物鏡13，設置于光路和觀察通道 12內(nèi)部、在L形拐角處的三棱鏡14，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在物鏡13和三棱鏡14 之間的對光透鏡18，設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在L形拐角之后的目鏡15，和設置于光路和觀察通道12內(nèi)部、在三棱鏡14和目鏡15之間的指示絲16，其中指示絲16的方向與指向構件11的方向相同，作為光路和觀察通道12、物鏡13、對光透鏡18、對光旋鈕17、三棱鏡14和目鏡16，其中，物鏡13是單一的凸透鏡，焦距約16cm，對光透鏡18為凸透鏡組，目鏡15為凸透鏡組，指示絲16與目鏡15之間的距離約1. 8cm ；指示絲16與物鏡13間距離約 17cm。與指向系統(tǒng)1通過連接架4相連的調(diào)節(jié)系統(tǒng)2，其為用于水準儀的底座和腳架，包括水平微調(diào)旋鈕211、和水平制動旋鈕221 ；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)2通過連接件如螺絲(圖中未示出)相連的底座3，在底座3下部設置腳螺絲31。其中，指向構件長40cm，光路和觀察通道12長18. 8cm。以下對該指向儀的操作方法和測量實例進行說明。在施工工地的一個橫向下水管道，其內(nèi)徑約80公分，長10米，將其模擬視為“躺在地上的礦井”。在其一個管口處拉一根在豎直平面內(nèi)與水平方向成60度的直線，在距另一個管口 20米處放置如圖2所示的上述移向儀，將望遠鏡筒12大致對準該直線，固定；調(diào)節(jié)腳螺絲31，較精確地對準目標直線，并調(diào)節(jié)對光旋鈕17，使觀察者看到目標直線清晰，調(diào)節(jié)目鏡16，使觀察者看到指示絲15也清晰；將底座3上水平制動旋鈕221放松，使得指向系統(tǒng)1和調(diào)節(jié)系統(tǒng)2可以自由轉動，然后觀察者目視望遠鏡中的觀測目標直線，轉動指向系統(tǒng)，使該直線與指示絲15基本平行，擰緊水平制動旋鈕221 ；一般通過望遠鏡筒觀察目標直線與指示絲的位置，一般調(diào)節(jié)腳螺絲，使得兩者接近重合，同時調(diào)節(jié)水平微調(diào)旋鈕211，使得兩者嚴格平行。測量此時指向構件11的方向，其與水平方向成59. 99度。誤差為0.01度。以與上述相同的方式進行測量，區(qū)別在于在其一個管口處拉一根在豎直平面內(nèi)與水平方向成90度的直線(垂線)，在距另一個管口 60米處放置移向儀，結果指向構件與水平方向成89. 95度，誤差為0. 05度。以與上述相同的方式進行測量，區(qū)別在于在其一個管口處拉一根在豎直平面內(nèi)與水平方向成60度的直線，在距另一個管口 60米處放置移向儀，結果指向構件與水平方向成60. 02度，誤差為0. 02度。上結合具體實施方案對本發(fā)明進行了說明。不過，這些實施方案僅是說明性的，其對本發(fā)明的保護范圍并不構成任何限制。本領域技術人員理解，在不超出或偏離本發(fā)明保護范圍的情況下，本發(fā)明的技術方案及其實施方式有多種修飾、改進或等價物，這些均應落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)(1)，其包括指向構件(11)，與指向構件(11) 一體化連接的L形光路和觀察通道(12)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角之前的物鏡(13)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角處的三棱鏡(14)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在物鏡(1 和三棱鏡(14)之間的對光透鏡(18)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角之后的目鏡(15)，和設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在三棱鏡(14)和目鏡(1 之間的指示絲(16)，其中指示絲(16)的方向與指向構件(11)的方向相同；與指向系統(tǒng)(1)相連的調(diào)節(jié)系統(tǒng)O)，其包括水平微調(diào)機構(21)、和水平制動機構 (22)；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)( 相連的底座(3)，在底座C3)下部設置豎直調(diào)節(jié)構件(31)。
2.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中指向構件(11)設置于通道(12)的頂部或上部。
3.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中指向系統(tǒng)⑴還包括對光旋鈕(17)，其用于調(diào)節(jié)對光透鏡(18)的位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中物鏡(1 是凸透鏡或凸透鏡組，和/或其中對光透鏡(1 是凸透鏡或凸透鏡組。
5.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中三棱鏡(14)是直角三棱鏡。
6.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中目鏡(1 是凸透鏡或凸透鏡組。
7.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中作為光路和觀察通道(12)、物鏡(13)、對光透鏡 (18)、對光旋鈕(17)、三棱鏡(14)以及目鏡(16)，使用望遠鏡筒。
8.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中作為調(diào)節(jié)系統(tǒng)O)，使用經(jīng)緯儀或水準儀的底座上的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
9.根據(jù)權利要求1所述的移向儀，其中指向系統(tǒng)⑴通過連接構件⑷與調(diào)節(jié)系統(tǒng)O) 相連。
10.一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)(1)，其包括指向構件(11)，與指向構件(11) 一體化連接的L形光路和觀察通道(12)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角之前的物鏡(13)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角處的三棱鏡(14)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在物鏡(1 和三棱鏡(14)之間的對光透鏡(18)，設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在L形拐角之后的目鏡(15)，和設置于光路和觀察通道(1 內(nèi)部、在三棱鏡(14)和目鏡(1 之間的指示絲(16)，其中指示絲(16)的方向與指向構件(11)的方向相同，作為光路和觀察通道 (12)、物鏡(13)、對光透鏡(18)、對光旋鈕(17)、三棱鏡(14)和目鏡(16)，使用望遠鏡筒；與指向系統(tǒng)⑴通過連接架⑷相連的調(diào)節(jié)系統(tǒng)O)，其為用于水準儀的腳架，包括水平微調(diào)旋鈕011)、和水平制動旋鈕021)；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)( 通過連接件相連的底座(3)，在底座C3)下部設置腳螺絲(31)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單一用于確定礦井巷道方向的移向儀，其包括指向系統(tǒng)，其包括指向構件，與指向構件一體化連接的L形光路和觀察通道，物鏡，對光透鏡，三棱鏡，目鏡，和設置于三棱鏡和目鏡之間的指示絲，其中指示絲的方向與指向構件的方向相同；與指向系統(tǒng)相連的調(diào)節(jié)系，其包括水平微調(diào)機構和水平制動機構；和與調(diào)節(jié)系統(tǒng)相連的底座，在底座下部設置豎直調(diào)節(jié)構件。該移向儀精度高，操作簡單，使用簡捷，能快速確定礦井巷道方向，體積小，重量輕，是完全機械式儀器，制造和維修簡單，并且操作精度不受外界環(huán)境如磁場等干擾，完全滿足生產(chǎn)實踐的要求。
文檔編號E21B47/02GK102536205SQ201010576670
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者劉公正 申請人:劉公正