CN100535589C - 衬砌断面厚度自动检测方法及实现该方法的渠道成型机 - Google Patents
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Abstract
本发明为衬砌断面厚度自动检测方法及实现该方法的渠道成型机。它通过传感器对未进行衬砌位置的底面与传感器的间距进行测量，然后由计算电路减去传感器与衬砌设备上衬砌点的垂直距离，得到混凝土断面厚度。其设备包括行走机构以及安装在行走机构上的衬砌机构，在衬砌机构上沿其长度方向设置有检测与地面距离的超声波传感器，其位置处于衬砌机构的衬砌点前侧；超声波传感器与计算电路连接。本发明采用了简单的方法，能够在衬砌操作的同时实现对衬砌层厚度的测量。
Description
衬砌断面厚度自动检测方法及实现该方法的渠道成型机 技术领域
本发明为衬砌断面厚度自动检测方法及实现该方法的渠道成型机。 背景技术
渠道机械化衬砌技术虽然在国内外发展己有几十年的历史，各种衬砌设 备在衬砌技术的提高方面各有特色，但目前的设备均不具备在衬砌的同时检 测衬砌层断面厚度的功能，因此，衬砌时不能及时发现衬砌缺陷而及时改正， 以提高衬砌质量。
发明内容
本发明的目的在于：设计一种能够同时实现衬砌断面厚度自动检测方法 及实现该方法的渠道成型机。
本发明通过传感器对未进行衬砌位置的底面与传感器的间距进行测量， 然后由计算电路减去传感器与衬砌设备上衬砌点的垂直距离，得到混凝土断 面厚度。由此可见，本发明采用了简单的方法，能够在衬砌操作的同时实现 对衬砌层厚度的测量。
上述的方法可以根据施工需要间断进行，即根据需要测量某一确定位置 的衬砌层厚度。但也可以在设备运行时同时自动记录被测点的位置，输入计 算电路，自动记录不同位置的衬砌层厚度。要达到这一目的，将要在设备上 设置有位置确定机构，并使该机构与计算电路连接。具体可采用下述方法： 位置确定机构包括带有编码器的滚轮，编码器与计算电路连接，计量编码器 的脉冲次数和顺序，并由计算电路转换为位置数据，与同时测得的厚度参数 编为一组。这样，根据多组数据，便能做出以横向位置为坐标的断面厚度曲 线，从而及时掌握衬砌质量。
根据本发明所述方法设计的渠道成型机，包括行走机构以及安装在行走 机构上的衬砌机构，其技术方案为：在衬砌机构上沿其长度方向设置检测与 地面距离的超声波传感器，其位置处于衬砌机构的衬砌点前侧；超声波传感 器与计算电路连接。若要同时记录位置参数，而根据本发明的设计，要在衬砌机构的机架上 设置行走编码滚轮，并使行走编码滚轮与计算电路连接。
为保证数据传输的可靠性，超声波传感器可选用CAN通讯方式，即CAN 通讯电路与计算电路连接。
根据本发明的设计构思，各超声波传感器只要设置在衬砌工作点前方即 可，但为便于安装和维修，另外，考虑到周围环境的影响， 一般将超声波传 感器设置于衬砌机构机架前方。
此外，对于目前一般长度的渠道成型机，可沿其坡度方向设置2至12个 超声波传感器，另外还可在衬砌机构的顶部或底部——即坡道的上沿及下沿 各设置一个超声波传感器。
本发明能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、 动画显示、趋势曲线和报表输出以等功能。
附图说明
图1为本发明实施例的主视图；
图2为该实施例的电路控制部分的原理图；
图3为本实用新型计算机编程框图；
其中，1、 2、 3、 4超声波传感器，5、滚轮，6、衬砌机构。 具体实施方式
本实施例的设备是对现有渠道成型机上安装衬砌层断面厚度自动检测装 置，其结构包括上、下行走机构以及安装在行走机构上的衬砌机构6，在衬 砌机构6的前侧沿衬砌机构6长度方向装有四个超声波传感器1-4，各超声 波传感器1-4与衬砌基础面的间距大于设计衬砌厚度。其中超声波传感器1 与坡顶位置对应，另外三个与坡面对应。它们通过CAN通讯总线与CAN模块 连接，并进一步与PLC编程控制器连接。PLC编程控制器安装在衬砌机构6 的机架上。在机架的后端上顶处有一在行走时与地面接触的带有编码器的滚 轮5，其计数器同样通过CAN通讯方式与PLC编程控制器连接。
具体施工时，超声传感器器对未进行衬砌位置的基础面与传感器的间距 进行测量，然后由计算电路减去传感器与衬砌设备上衬砌点的垂直距离，得 到混凝土断面厚度。即在设备就位之后，标定超声波探头到衬砌滑模板的距
4离，这一距离决定于超声波探头安装的相对于设备的高度，通过调整探头的 安装位置，使探头至滑模板的距离为设定值，此时，探头检测到的到坡面的 距离减去到滑模板的距离，就是设备衬砌厚度。
带有编码器的滚轮用来确定渠道成型机的位置，具体方法是通过计量其 脉冲次数和顺序，并由计算电路转换为位置参数。即位置数据采集单元由增 量型编码器、PLC组成。本系统采用旋转增量编码器与可编程控制器（PLC)。 旋转编码器是一种光电式旋转测量装置，它将被测的角位移直接转换成数字
信号（高速脉冲信号）。因此可将旋转编码器的输出脉冲信号直接输入给PLC， 利用PLC的高速计数器对其脉冲信号进行计数，以获得测量结果。编码器可
以直接安装在设备上端行走轮组后部。具体结构为：编码器安装在测量轮一
侧的圆柱形铁盒内，设备行走时，测量轮跟随设备行走并转动，编码器跟随 测量轮转动，编码器输出的计数脉冲通过屏蔽电缆输送至操作台数据采集电
脑下方的PLC。 PLC高速计数器对编码器送来的数据进行计数，转换成位置数 据通过PC-PPI数据线，送至嵌入式计算机的R232 口，进行处理与记录。
某一时间确定的位置参数与同时测得的厚度参数编为一组，成为以位置 为横向坐标、衬砌层该点的厚度为纵向坐标的曲线上的一点。
上述的方法采集到的数据输送到PLC可编程控制器进行处理，最终可以 图表、列表、曲线等各种方式输出。
Claims (8)
1、一种衬砌断面厚度自动检测方法，其特征是：它通过传感器对未进行衬砌位置的基础面与传感器的间距进行测量，然后由计算电路减去传感器与衬砌机构上衬砌点的垂直距离，得到衬砌断面厚度；衬砌机构上设置有位置确定机构，该机构与计算电路连接。
2、 根据权利要求l所述的衬砌断面厚度自动检测方法，其特征是：所述的位置确定机构包括带有编码器的滚轮（5)，编码器与计算电路连接，计量编码器的脉冲次数和顺序，并由计算电路转换为位置数据，与同时测得的厚度参数编为一组。
3、 实现权利要求1所述方法的渠道成型机，包括行走机构以及安装在行 走机构上的衬砌机构，其特征是：在衬砌机构（6)上沿其长度方向设置有检 测与地面距离的超声波传感器（1-4),其位置处于衬砌机构（6)的衬砌点前 侧；超声波传感器（1-4)与计算电路连接。
4、 根据权利要求3所述的渠道成型机，其特征是：在衬砌机构（6)的 机架上设置行走编码滚轮（5)，行走编码滚轮（5)与计算电路连接。
5、 根据权利要求3或4所述的渠道成型机，其特征是:超声波传感器（l-4) 通过CAN通讯电路与计算电路连接。
6、 根据权利要求3或4所述的渠道成型机，其特征是:超声波传感器（1-4) 设置于衬砌机构（6)机架前方。
7、 根据权利要求3或4所述的渠道成型机，其特征是：在衬砌机构（6) 上设置有2至12个超声波传感器。
8、 根据权利要求7所述的渠道成型机，其特征是：衬砌机构（6)顶部 或底部有一个超声波传感器。
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| 混凝土超声波检测技术在引大工程中的应用. 苗春.甘肃水利水电技术，第37卷第3期. 2001 |
| 混凝土超声波检测技术在引大工程中的应用. 苗春.甘肃水利水电技术，第37卷第3期. 2001 * |
| 隧道混凝土衬砌质量检测方法. 陈建勋.长安大学学报（自然科学版），第22卷第3期. 2002 |
| 隧道混凝土衬砌质量检测方法. 陈建勋.长安大学学报(自然科学版)，第22卷第3期. 2002 * |
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