CN111486789B - 一种tbm滚刀磨损在线实时检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统及方法，用以解决现有滚刀磨损检测系统复杂，受环境影响较大，测量精度不准确的问题。本发明的检测系统包括工控机，工控机分别与激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪相连接，激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪的数量设置有若干个，激光伸缩装置分布安装在TBM刀盘上，滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；工控机与TBM主控室相连接；同时公开一种在线实时检测方法。本发明能够在不同的掘进环境下实现滚刀磨损的实时监测，自动化程度高，大大降低了维修人员的检修风险；本发明操作简单，防护装置合理，可以在TBM的换步时间内完成滚刀磨损的信息采集，保证滚刀检测的实时性和精确性。

Description

一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统及方法

技术领域

本发明涉及全断面掘进机滚刀刀具磨损监测的技术领域，尤其涉及一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统及方法。

背景技术

随着国家在基建领域的大规模的建设投入，TBM及盾构机以其安全快速等诸多优势在各类隧道中得到了广泛应用，滚刀作为全断面岩石掘进机（TBM）破碎岩石的主要刀具，是TBM上的关键部件和易损部件，滚刀的磨损形式有正常磨损和非正常磨损，正常磨损是岩石对刀具的磨蚀作用导致的，基本上占刀具磨损的80~90%以上，滚刀磨损的检测直接关系到工程施工掘进效率和经济效益的提高，因此滚刀磨损的实时检测的研究对于TBM施工至关重要。

目前，对于滚刀磨损量的预测有理论方法计算和半经验半理论模型预测，但是这些方法难以对每把滚刀做到实时监测，不能在不同的掘进环境下实现滚刀磨损监测，对于敞开式TBM，目前都是通过停机然后进入刀盘内部逐一测量每把滚刀磨损量，此种方法颇为费时费力，人员操作也较为危险。

在滚刀磨损量理论预测方面，有公开号CN105352463A的中国发明专利公开了一种TBM盘形滚刀磨损量的实时计算方法，该方法考虑了滚刀几何半径变化与TBM掘进参数变化之间的相互关联，通过分析掘进参数的变化预测滚刀几何半径的变化，从而预测滚刀磨损量；公开号CN107545124A的中国发明专利公开了一种岩石隧道掘进机常截面盘形滚刀磨损状况的预测方法，该方法分析滚刀接触破岩的力学过程，以实现刀盘不同安装位置上的正面单刃常截面盘形滚刀磨损情况的实时预估，但缺少分析岩石摩擦性能和岩体节理间距对接触摩擦磨损的力学过程，同时对节理走向倾角和节理间距耦合作用没有考虑，导致结果预测准确性较差；公开号CN109307493A的中国发明专利公布了一种TBM常截面盘形滚刀磨损状况的实时检测方法，通过对滚刀与硬岩接触作用的力学分析，利用有限元软件，借助摩擦磨损模拟试验与滚刀硬岩的线性切割实验，实现了TBM在不同岩体岩石特征地质掘进过程中实时检测刀盘任意正面单刃常截面盘形滚刀磨损状态。

在滚刀磨损量现场传感器监测和检测方面，国内已公开有很多相关专利，例如公开号CN207472321U的中国实用新型专利公开了一种移动式全覆盖盾构滚刀磨损监测装置，可以有效的实时监测滚刀的转动情况，并能够全覆盖监测盾构滚刀磨损情况，但系统较为复杂，精确性和耐用性不能保证；公开号CN103148771A的中国发明专利公布了一种利用电涡流传感器监测TBM滚刀磨损的装置，可以实现对滚刀磨损的在线监测，但是由于电涡流传感器对测量对象的金属表面积要求较高，并且量程不足，给实际应用带来了一定难度；公开号CN103969139A的中国发明专利提出了一种在线滚刀磨损检测方法，但此方法的位移传感器在岩渣较多时不能有效测量到滚刀磨损信息。

综上所述，对现场工况来说，滚刀磨损的理论预测实时性和精确性有限，传感器更为直接和准确，因此开发出既能提供足够精确测量滚刀磨损，又能防止测量受到岩渣和金属等异物的干扰的传感器方法迫在眉睫。

发明内容

针对现有滚刀磨损检测系统复杂，受环境影响较大，测量精度不准确的技术问题，本发明提出一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统及方法，能够时刻检测到滚刀的磨损情况，可适应现场复杂的工作环境，并保证其精确性，操作人员实时掌握刀具的磨损情况，实时调整掘进方案，同时可以帮助维保人员及时更换刀圈刀具，减少刀具损耗，降低施工成本。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统，包括工控机，所述工控机分别与激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪相连接，激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪的数量设置有若干个，所述激光伸缩装置分布安装在TBM刀盘上，滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；所述工控机与TBM主控室相连接。工控机控制激光伸缩装置的伸缩，从而调节滚刀磨损激光探测仪的自由分级伸缩运动，实现实时采集滚刀磨损信息，工控机与TBM主控室相通信，工控机将滚刀磨损信息、滚刀使用时间及其掘进距离综合传送至TBM主控室，供TBM司机参考，是否进行滚刀的更换。

进一步地，所述滚刀磨损激光探测仪包括激光传感器和转动装置，激光传感器转动安装在转动装置上，转动装置安装在激光伸缩装置的顶部，转动装置带动激光传感器转动并随着激光伸缩装置一起运动。利用激光传感器实时检测滚刀的磨损情况，转动装置带动激光传感器进行圆周转动。

进一步地，所述激光伸缩装置包括分级伸缩装置，分级伸缩装置包括液压油缸，液压油缸内活动连接有油缸杆，激光传感器固定在油缸杆的顶部；所述液压油缸上设有控制阀，控制阀与工控机相连接，控制阀根据激光传感器的扫描指令控制液压油缸驱动油缸杆进行每次伸出1mm的分级伸缩，从而带动激光传感器自由分级伸缩。分级伸缩装置通过液压油缸上的控制阀可以根据激光传感器的扫描指令每次进行1mm的分级伸缩，从而实现激光传感器的分级自由伸缩，即激光传感器每次前进1mm进行一次圆周扫描，通过多次扫描判断滚刀的磨损状态，从而使磨损状态检测更准确。

进一步地，所述激光伸缩装置还包括激光密封保护装置，激光密封保护装置包括密封装置和耐磨环，密封装置固定在油缸杆上，密封装置外部滑动设有密封环套I，密封环套I固定在激光伸缩装置开口处的固定块上，耐磨环固定在固定块的顶部，耐磨环与密封装置相配合。密封装置用于保护激光传感器和液压油缸。

进一步地，所述密封装置的上部设有环形切口，密封装置的下半部分与耐磨环相配合，密封装置的上半部分设有四个支撑杆，密封装置的顶部设有挡板，支撑杆与挡板相连接。密封装置伸出时也即激光传感器扫描时，密封装置对激光传感器进行扫描。

进一步地，所述激光密封保护装置内设有密封环套II，密封环套II固定在油缸杆，密封环套II与密封环套I相配合；所述密封环套II为U型橡胶密封环套。密封环套II将密封装置与液压油缸分开，且在密封环套I的作用下不伸出激光密封保护装置，从而保护液压油缸稳定的分级伸缩。

所述激光伸缩装置还包括多路回转装置，多路回转装置包括多路回转接头，多路回转接头通过快插接头或多芯插头与数据电缆相连接，多路回转接头通过数据电缆分别与激光传感器、工控机相连接。通过多路回转接头将若干个激光传感器检测的数据稳定的传送至工控机及后面的TBM主控室。

进一步地，所述工控机包括信息采集模块、信息处理模块和信息决策显示模块，信息采集模块与滚刀磨损激光探测仪相连接，信息采集模块与信息处理模块，信息处理模块与信息决策显示模块，信息决策显示模块与显示屏相连接；所述信息采集模块实时采集每个激光光学探测传感器扫描滚刀上沿得到的滚刀的磨损状态信息，信息处理模块对信息采集模块得到的每个激光传感器采集到的磨损状态信息进行整合，监测到刀盘上每把滚刀的磨损情况；信息决策模块根据信息处理模块得到的当前磨损状态判断是否需要换刀，并与TBM主控室通信确定每把滚刀的使用时间和掘进距离。工控机不仅可以实现数据的采集，还可以实现数据的处理，并给出相应的决策，以供TBM司机进行参考，从而实现及时的换刀工作。

进一步地，一种TBM滚刀磨损在线实时检测方法，其步骤如下：

步骤一：根据TBM刀盘的布置形式在TBM刀盘上布置检测点，在每个检测点安装激光伸缩装置，将滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；

步骤二：在TBM掘进一环进行换步时，开启TBM主控室内的滚刀测量装置开关，激光伸缩装置伸出，快速伸长到TBM刀盘的极限磨损标准处；

步骤三：激光伸缩装置的液压油缸以1mm/次的频率向外伸出，每次伸出1mm之后，滚刀磨损激光探测仪的激光传感器启动，并随转动装置一起开始进行环状线性扫描，10s完成一次圆周扫描，扫描信息存储到主控机的信息采集模块内；

步骤四：重复步骤三，每完成一次扫描，扫描信息都被存储到信息采集模块内，直到激光传感器达到新滚刀离刀盘表面的最大值停止扫描，从而可完成一次滚刀的磨损扫描动作；

步骤五：在TBM刀盘的全部滚刀信息采集之后，信息采集模块内的数据进入信息处理模块之内，信息处理模块统计分析得到TBM刀盘上每把滚刀的磨损信息；

步骤六：根据得到的磨损信息，信息决策模块与设备允许每把刀位滚刀的极限磨损值做对比，接近或者大于磨损值的滚刀需要立刻进行更换，小于磨损值的滚刀根据情况判断是否继续使用；信息决策模块实时输出每把滚刀的使用时间、掘进距离和根据当前磨损状态显示每把滚刀的建议使用或更换情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1. 提出了一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统，能够在不同的掘进环境下实现滚刀磨损的实时监测，系统组成合理，自动化程度高，不干扰TBM施工，大大降低了维修人员的检修风险，满足TBM安全高效作业的施工要求。

2. 设计了一种TBM滚刀磨损在线实时检测方法，适应于当前TBM复杂的地质工况环境，方法操作简单，防护装置合理，可以在TBM的换步时间内完成滚刀磨损的信息采集，通过工控机的实时显示，便于维保人员及时掌握当前滚刀的磨损信息，保证滚刀检测的实时性和精确性，大大提高了维保效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的检测系统的结构示意图。

图2为本发明的检测方法的工作流图。

图3为本发明的检测系统在TBM中的整体安装结构示意图。

图4为本发明激光伸缩装置与激光传感器的结构示意图。

图5为本发明密封装置的结构示意图。

图中，1、掌子面；2、围岩；3、TBM刀盘；4、TBM主机平台；5、激光伸缩装置；6、多路回转接头；7、工控机；8、数据电缆；9、TBM主机室；10、耐磨环；11、密封环套；12、滚刀磨损激光传感器；13、密封装置；14、密封环套II；15、液压油缸；16、油缸杆；17、挡板；18、支撑杆；19、环形切口。

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付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。

实施例1，如图1、图3、图4所示，一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统，包括工控机7，工控机7设置在主机平台4就是TBM上，工控机7实现数据的采集和控制指令的发送与传输。所述工控机7通过数据电缆8分别与TBM前方的激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪相连接，工控机7控制激光伸缩装置的自由分级伸缩，滚刀磨损激光探测仪实时采集的滚刀的磨损状态传送至工控机7，激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪的数量设置有若干个，所述激光伸缩装置分布安装在TBM刀盘3上，根据检测点的设置可以设置多个激光伸缩装置。TBM刀盘3上设置安装孔，安装孔的布置均匀地分布在刀盘上，根据刀盘形式合理布置，保证这些检测点的布置能够覆盖到所有的滚刀刀位。激光伸缩装置通过固定块固定安装在安装孔内，且激光伸缩装置可以相对于固定块自由分级伸缩。滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部，从而激光伸缩装置可以带动滚刀磨损激光探测仪前后伸缩。所述工控机7与TBM主控室相连接，工控机7搭载在TBM主控室9内，可以实现与TBM主控室9的数据通信。TBM刀盘3一般设置在掌子面1的后部，TBM刀盘3的外部围设有围岩2。

所述滚刀磨损激光探测仪包括激光传感器12和转动装置，激光传感器12为激光光学探测传感器，在设置安装孔之后，安装孔周围的滚刀刀位与安装孔的位置已经固定，滚刀与安装孔之间的距离已经固定，当激光传感器12伸出去之后，激光传感器扫描到该把滚刀的位置时，如果扫描到的滚刀返回的测距与固定值一样，那么说明滚刀的刀圈磨损还没有磨损到此时的伸出量，直到激光传感器扫描到该把滚刀的测距与固定值不一样，那么说明该滚刀的刀圈磨损低于此时的伸出量，这样即可知道此时该把滚刀的刀圈的磨损位置，其它滚刀同理。激光传感器12转动安装在转动装置上，即转动装置可以带动激光传感器圆周转动，转动装置安装在激光伸缩装置的顶部，转动装置带动激光传感器转动并随着激光伸缩装置一起运动，从而使激光传感器12随之一起转动和运动。转动装置本身就类似于在一个电动转圈的电动座椅，从而可以带动激光传感器12进行360°的转动。

如图4所示，所述激光伸缩装置包括分级伸缩装置，分级伸缩装置包括液压油缸15，液压油缸15内活动连接有油缸杆16，油缸杆16可以相对于液压油缸15的缸体进行伸缩运动，液压油缸15的缸体固定在固定块上。激光传感器12通过转动转装置固定在油缸杆16的顶部，激光传感器12可以随着油缸杆16的伸缩而相对于TBM刀盘13运动，从而对TBM刀盘13上的滚刀进行磨损状态的检测。分级伸缩装置采用较为稳定的液压驱动实现激光伸缩装置的分级自动伸缩。所述液压油缸15上设有控制阀，控制阀与工控机7相连接，控制阀根据激光传感器12的扫描指令控制液压油缸15驱动油缸杆16进行每次伸出1mm的分级伸缩，从而带动激光传感器12自由分级伸缩。液压油缸15的控制阀接收激光传感器12的指令，控制液压油缸驱动油缸杆分级伸缩，从而带动与油缸杆16连接的激光传感器12的伸缩。即激光传感器12每进行一次滚刀磨损状态检测，在分级伸缩装置的带动下向前伸出1mm，能够保障滚刀磨损测量的精度，保证后期数据处理的平滑性。

所述激光伸缩装置还包括激光密封保护装置，激光密封保护装置包括密封装置13和耐磨环10，密封装置13固定在油缸杆16上，密封装置13外部滑动设有密封环套I11，密封环套11I固定在激光伸缩装置开口处的固定块上，密封环套11I与密封装置13滑动连接，当密封装置13滑动时密封环套11I保护固定块围成的空间即分级伸缩装置，密封环套11I与密封装置13配合隔离外部与分级伸缩装置的连接，密封装置13和密封环套I11可以保护固定块内的密封状态。密封装置13在激光传感器12伸出时随油缸杆16一起伸出，从而带动密封环套I11相对于密封装置13滑动。耐磨环10固定在固定块的顶部，耐磨环10与密封装置13相配合，当密封装置13伸出时，耐磨环10可以支撑并保护密封装置13。

如图5所示，密封装置13也是保护装置，所述密封装置13的上部设有环形切口19，环形切口19供激光传感器12进行环状线性扫描，从而确定滚刀的磨损位置。密封装置13的下半部分与耐磨环10相配合，密封装置13的顶部设有挡板17，起到防止掌子面1的落石砸坏密封装置的作用。密封装置13的上半部分设有四个支撑杆18，支撑杆18与顶部的挡板17相连接，承托顶部的挡板，保障保护装置的完整性。当密封装置13向前运动到耐磨环10位置时被耐磨环10挡住下半部分。

所述激光密封保护装置还包括密封环套II14，油缸杆16与密封环套II14固定连接，密封环套II14设置在固定块之间，且密封环套II14可相对于固定块前后运动。密封环套II14与密封环套I11相匹配，防止密封环套II14伸出固定块围成的空间，从而对液压油缸15进行密封保护。密封环套II14为U型橡胶密封环套，密封环套II14在油缸杆16伸出时，由于摩擦力随油缸杆16运动，当密封环套II14运动到密封环套I11位置时，被密封环套I11挡住而无法跟随油缸杆继续伸出，停留在这个位置起到密封的作用，将密封装置13与液压油缸15的缸体分开，可以实现对液压油缸15的保护。

如图3所示，所述激光伸缩装置还包括多路回转装置，多路回转装置包括多路回转接头16，多路回转接头16通过快插接头或多芯插头与数据电缆8相连接，多路回转接头16通过数据电缆8分别与激光传感器12、工控机7相连接，即多个激光传感器12测量的数据通过数据电缆与多路回转接头16相连接，多路回转接头16通过数据电缆与工控机7相连接，工控机通过数据电缆与TBM主机室相连接，从而实现数据和控制指令传送。多路回转接头的作用是为了保障前方的探测仪器与主机之间的线缆在刀盘转动的过程中不会发生缠绕。多路回转接头包括两层同心回转管以及同心回转管外层的若干电滑环，同心回转管可以实现油路和水路回转，电滑环实现多路信号线缆输出。

所述工控机7包括信息采集模块、信息处理模块和信息决策显示模块，信息采集模块与滚刀磨损激光探测仪相连接，信息采集模块与信息处理模块，信息处理模块与信息决策显示模块，信息决策显示模块与显示屏相连接；即滚刀磨损激光探测仪的激光传感器12将检测的数据通过多路回转接头16传送至工控机7的信息采集模块，信息处理模块对数据进处理得到相应滚刀的磨损状态，信息决策显示模块给出是否更换滚刀的建议并进行显示，供TBM司机进行参考。所述信息采集模块实时采集每个激光光学探测传感器扫描滚刀上沿得到的滚刀的磨损状态信息，信息处理模块对信息采集模块得到的每个激光传感器采集到的磨损状态信息进行整合，监测到刀盘上每把滚刀的磨损情况；信息决策模块根据信息处理模块得到的当前磨损状态判断是否需要换刀，并与TBM主控室通信确定每把滚刀的使用时间和掘进距离。

实施例2，一种TBM滚刀磨损在线实时检测方法，其步骤如下：

步骤一：根据TBM刀盘13的布置形式在TBM刀盘13上布置检测点，在每个检测点安装激光伸缩装置，将滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；检测点的布置均匀地分布在刀盘上，根据刀盘型式合理布置，保证这些检测点的布置能够覆盖到所有的滚刀刀位。

步骤二：在TBM掘进一环需要进行换步时，此时可进行滚刀磨损检测，开启TBM主控室9内的滚刀测量装置开关，工控机7控制激光伸缩装置伸出，快速伸长到TBM刀盘13面刀的极限磨损标准处；不同直径不同刀位的滚刀的换刀磨损量不同，例如19英寸滚刀的0-8号滚刀的换刀磨损量为20mm，9-40号滚刀的换刀磨损量为25-30mm，41-46号滚刀的换刀磨损量为25-26mm。

步骤三：工控机7通过控制液压油缸上的控制阀，控制激光伸缩装置的液压油缸15以1mm/次的频率向外伸出，每次伸出1mm之后，滚刀磨损激光探测仪的激光传感器12启动，并随转动装置一起开始进行环状线性扫描，10s完成一次圆周扫描，扫描信息存储到主控机7的信息采集模块内；密封装置13的上部设有环形切口，环形切口供激光传感器12进行环状线性扫描，激光传感器随着转动装置转动一周，从而搜集确定该安装孔附近的滚刀的磨损信息。

步骤四：重复步骤三，每完成一次扫描，扫描信息都被存储到信息采集模块内，直到激光传感器12达到新滚刀离刀盘表面的最大值停止扫描，从而可完成一次滚刀的磨损扫描动作；

步骤五：在TBM刀盘13的全部滚刀信息采集之后，信息采集模块内的数据进入信息处理模块之内，信息处理模块统计分析得到TBM刀盘13上每把滚刀（除了扩挖刀）的磨损信息；信息处理模块将该循环每把滚刀刀位的检测信息与该滚刀位的新滚刀信息、上一环检测的该滚刀位的磨损信息做对比，得到每把滚刀刀位的实际磨损情况。

步骤六：根据得到的磨损信息，信息决策模块与设备允许每把刀位滚刀的极限磨损值做对比，接近或者大于磨损值的滚刀需要立刻进行更换，防止对刀体造成进一步的损坏；小于极限磨损值的滚刀根据情况判断是否继续使用；信息决策模块实时输出每把滚刀的使用时间、掘进距离和根据当前磨损状态显示每把滚刀的建议使用或更换情况，即将这些信息传送至TBM主控室9的显示屏上，供TBM司机进行参考。设备允许每把刀位滚刀的极限磨损值存储在TBM主控室的存储器上。小于极限磨损值的滚刀根据情况判断是否继续使用，如果该掘进地段不是对滚刀磨损较为严重的地段，而滚刀离极限磨损值还有一定的富余量，即富余量同比大于上一环检测下该滚刀位的磨损值，就可以继续再进行掘进一环再根据检测情况来定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种TBM滚刀磨损在线实时检测系统，包括工控机（7），其特征在于，所述工控机（7）分别与激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪相连接，激光伸缩装置和滚刀磨损激光探测仪的数量设置有若干个，所述激光伸缩装置分布安装在TBM刀盘（3）上，滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；所述工控机（7）与TBM主控室相连接；

所述滚刀磨损激光探测仪包括激光传感器（12）和转动装置，激光传感器（12）转动安装在转动装置上，转动装置安装在激光伸缩装置的顶部，转动装置带动激光传感器转动并随着激光伸缩装置一起运动；

所述激光伸缩装置包括分级伸缩装置和多路回转装置，激光传感器（12）通过转动装置固定在分级伸缩装置上，多路回转装置通过数据电缆（8）分别与激光传感器（12）、工控机（7）相连接；所述激光伸缩装置还包括激光密封保护装置，激光密封保护装置固定在分级伸缩装置上。

2.根据权利要求1所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述分级伸缩装置包括液压油缸（15），液压油缸（15）内活动连接有油缸杆（16），激光传感器（12）固定在油缸杆（16）的顶部；所述液压油缸（15）上设有控制阀，控制阀与工控机（7）相连接，控制阀根据激光传感器（12）的扫描指令控制液压油缸（15）驱动油缸杆（16）进行每次伸出1mm的分级伸缩，从而带动激光传感器（12）自由分级伸缩。

3.根据权利要求2所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述激光密封保护装置包括密封装置（13）和耐磨环（10），密封装置（13）固定在油缸杆（16）上，密封装置（13）外部滑动设有密封环套I（11），密封环套I（11）固定在激光伸缩装置开口处的固定块上，耐磨环（10）固定在固定块的顶部，耐磨环（10）与密封装置（13）相配合。

4.根据权利要求3所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述密封装置（13）的上部设有环形切口（19），密封装置（13）的下半部分与耐磨环（10）相配合，密封装置（13）的上半部分设有四个支撑杆（18），密封装置（13）的顶部设有挡板（17），支撑杆（18）与挡板（17）相连接。

5.根据权利要求4所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述激光密封保护装置内设有密封环套II（14），密封环套II（14）固定在油缸杆（16）上，密封环套II（14）与密封环套I（11）相配合；所述密封环套II（14）为U型橡胶密封环套。

6.根据权利要求3-5中任意一项所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述多路回转装置包括多路回转接头（6），多路回转接头（6）通过快插接头与数据电缆（8）相连接，多路回转接头（6）通过数据电缆（8）分别与激光传感器（12）、工控机（7）相连接。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统，其特征在于，所述工控机（7）包括信息采集模块、信息处理模块和信息决策显示模块，信息采集模块与滚刀磨损激光探测仪相连接，信息采集模块与信息处理模块相连接，信息处理模块与信息决策显示模块相连接，信息决策显示模块与显示屏相连接；所述信息采集模块实时采集每个激光光学探测传感器扫描滚刀上沿得到的滚刀的磨损状态信息，信息处理模块对信息采集模块得到的每个激光传感器采集到的磨损状态信息进行整合，得到刀盘上每把滚刀的磨损情况；信息决策模块根据信息处理模块得到的当前磨损状态判断是否需要换刀，并与TBM主控室通信确定每把滚刀的使用时间和掘进距离。

8.根据权利要求1所述的TBM滚刀磨损在线实时检测系统的检测方法，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：根据TBM刀盘（13）的布置形式在TBM刀盘（13）上布置检测点，在每个检测点安装激光伸缩装置，将滚刀磨损激光探测仪安装在激光伸缩装置的顶部；

步骤二：在TBM掘进一环进行换步时，开启TBM主控室（9）内的滚刀测量装置开关，激光伸缩装置伸出，快速伸长到TBM刀盘（13）的极限磨损标准处；

步骤三：激光伸缩装置的液压油缸（15）以1mm/次的频率向外伸出，每次伸出1mm之后，滚刀磨损激光探测仪的激光传感器（12）启动，并随转动装置一起开始进行环状线性扫描，10s完成一次圆周扫描，扫描信息存储到主控机（7）的信息采集模块内；

步骤四：重复步骤三，每完成一次扫描，扫描信息都被存储到信息采集模块内，直到激光传感器（12）达到新滚刀离刀盘表面的最大值停止扫描，从而可完成一次滚刀的磨损扫描动作；

步骤五：在TBM刀盘（13）的全部滚刀信息采集之后，信息采集模块内的数据进入信息处理模块之内，信息处理模块统计分析得到TBM刀盘（13）上每把滚刀的磨损信息；

步骤六：根据得到的磨损信息，信息决策模块与设备允许每把刀位滚刀的极限磨损值做对比，接近或者大于磨损值的滚刀需要立刻进行更换，小于磨损值的滚刀根据情况判断是否继续使用；信息决策模块实时输出每把滚刀的使用时间、掘进距离和根据当前磨损状态显示每把滚刀的建议使用或更换情况。

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