CN111678985A - 一种隧道衬砌无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道衬砌无损检测装置，包括支撑板，所述支撑板顶部固定连接有上位机，所述支撑板顶部设有移动机构，所述移动机构顶部设有检测机构；所述检测机构包括第一板，所述第一板顶部固定连接有冂形板，所述冂形板外壁一侧固定连接有限位块，所述第一板顶部固定连接有电机，所述电机输出端顶端固定连接有第一轴，所述第一轴贯穿限位块，所述第一轴与限位块转动连接。本发明可以判断隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置，减少了搜索出问题位置的时间，提高了精准度，还提高了检测效率，能调节检测机构工作时的角度和位置，使得此装置可以适应不同大小的隧道衬砌，提高了此装置的灵活性。

Description

一种隧道衬砌无损检测装置

技术领域

本发明涉及隧道衬砌检测技术领域，具体涉及一种隧道衬砌无损检测装置。

背景技术

运营铁路隧道的健康状况关系着铁路轨道交通运输的安全，因此对铁路隧道衬砌定期开展全面综合的检测对铁路的安全运输起着至关重要的作用。尤其运营多年的铁路隧道衬砌可能存在渗漏水、衬砌变形、衬砌后背脱空、浅层空洞、空隙、掉块等病害现象，在建设及运营隧道病害逐渐显现。因此需要能够都隧道衬砌质量进行全面、快速无损的检测设备，使隧道施工缺陷及运营病害能够提前得到治理，避免意外情况的发生，上位机内安装有解析软件，用于声波信号采集、存储、处理，解析出运营铁路隧道衬砌的健康状况，麦克风用于将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机中，上位机采集、存储、处理检测到的数据，上位机中软件解析出运营隧道衬砌的健康状况，三角定位法，指的是一种数学原理，是利用2台或者2台以上的探测器在不同位置探测目标方位，然后运用三角几何原理确定目标的位置和距离。

但是其在实际使用时，存在的主要技术问题首先为隧道衬砌的检测装置虽然能检测出隧道衬砌出现问题，但是不能准确定位出现问题的位置，还需要人工进行细致排查，不仅效率低下，而且劳费人力，其次为隧道检测装置工作时的角度和位置难以同时调节，难以适应隧道衬砌内不同位置的检测。

因此，发明一种隧道衬砌无损检测装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道衬砌无损检测装置，通过电机提供动力，利用传动结构带动撞击柱对隧道衬砌表面进行间歇性的撞击，撞击产生声波，声波被麦克风收集，麦克风将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机中，上位机采集、存储、处理检测到的数据，上位机中软件解析出隧道衬砌的健康状况，过三个检测机构，利用三角定位法，判断隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置，通过启动第一液压缸和第二液压缸，调节第二杆绕第三杆转动的角度和第一杆绕第二杆转动的角度，从而调节检测机构工作时的角度和位置，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道衬砌无损检测装置，包括支撑板，所述支撑板顶部固定连接有上位机，所述支撑板顶部设有移动机构，所述移动机构顶部设有检测机构；

所述检测机构包括第一板，所述第一板顶部固定连接有冂形板，所述冂形板外壁一侧固定连接有限位块，所述第一板顶部固定连接有电机，所述电机输出端顶端固定连接有第一轴，所述第一轴贯穿限位块，所述第一轴与限位块转动连接，所述第一轴顶端固定连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮外部啮合有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮内部固定连接有第二轴，所述第二轴远离第二锥齿轮一端贯穿冂形板，所述第二轴与冂形板转动连接，所述第二轴外周面固定连接有凸轮，所述凸轮外部滚动连接有空心块，所述冂形板顶部贯穿有空心柱，所述空心柱与冂形板固定连接，所述空心柱内部滑动连接有推动柱，所述推动柱底部与空心块顶部固定连接，所述推动柱顶部固定连接有弹簧，所述弹簧顶部固定连接有撞击柱，所述撞击柱与空心柱滑动连接，所述冂形板顶部固定连接有麦克风。

优选的，所述移动机构包括第二板，所述第二板底部固定连接有第一杆，所述第一杆远离第二板一端转动连接有第二杆，所述第二杆远离第一杆一端转动连接有第三杆，所述第三杆远离第二杆一端固定连接有第三板。

优选的，所述第一杆、第二杆和第三杆的数量均设置为两个，两个第一杆、第二杆和第三杆对此分布于第一板底部。

优选的，所述第一杆外壁一侧固定连接有第一柱，所述第二杆外壁一侧固定连接有第二柱，所述第一柱外周面转动连接有第一液压缸，所述第一液压缸输出端顶部与第二柱转动连接。

优选的，所述第二杆外壁一侧固定连接有第三柱，所述第四杆外壁一侧固定连接有第四柱，所述第三柱外周面转动连接有第二液压缸，所述第二液压缸输出端顶部与第四柱转动连接。

优选的，所述第一板与第二板通过螺栓固定连接，所述第三板下表面与支撑板上表面固定连接。

优选的，所述移动机构的数量设置为三个，三个移动机构呈环形阵列分布与支撑板顶部，所述麦克风与上位机与麦克风电性连接。

优选的，所述支撑板底部固定连接有自锁轮，所述自锁轮的数量设置为四个，四个自锁轮呈矩形阵列分布于支撑板底部，所述支撑板外壁一侧固定连接有把手。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1、通过电机提供动力，利用传动结构带动撞击柱对隧道衬砌表面进行间歇性的撞击，撞击产生声波，声波被麦克风收集，麦克风将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机中，上位机采集、存储、处理检测到的数据，上位机中软件解析出隧道衬砌的健康状况，使得检测变得简单，减少了工作人员的劳动程度，通过三个检测机构，利用三角定位法，判断隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置，减少了搜索出问题位置的时间，提高了精准度，还提高了检测效率；

2、通过启动第一液压缸和第二液压缸，从而调节第一液压缸和第一液压缸伸缩的长度，调节第二杆绕第三杆转动的角度和第一杆绕第二杆转动的角度，从而调节检测机构工作时的角度和位置，使得此装置可以适应不同大小的隧道衬砌，提高了此装置的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的检测机构整体结构示意图；

图4为本发明的检测机构侧视图；

图5为本发明的移动机构立体图；

图6为本发明的移动机构仰视图；

图7为本发明的凸轮和空心块连接示意图。

附图标记说明：

1支撑板、2上位机、3移动机构、4检测机构、5第一板、6冂形板、7限位块、8电机、9第一轴、10第一锥齿轮、11第二锥齿轮、12第二轴、13凸轮、14空心块、15空心柱、16推动柱、17弹簧、18撞击柱、19麦克风、20第二板、21第一杆、22第二杆、23第三杆、24第三板、25第一柱、26第二柱、27第一液压缸、28第三柱、29第四柱、30第二液压缸、31自锁轮、32把手。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-7所示的一种隧道衬砌无损检测装置，包括支撑板1，所述支撑板1顶部固定连接有上位机2，所述支撑板1顶部设有移动机构3，所述移动机构3顶部设有检测机构4；

所述检测机构4包括第一板5，所述第一板5顶部固定连接有冂形板6，所述冂形板6外壁一侧固定连接有限位块7，所述第一板5顶部固定连接有电机8，所述电机8输出端顶端固定连接有第一轴9，所述第一轴9贯穿限位块7，所述第一轴9与限位块7转动连接，所述第一轴9顶端固定连接有第一锥齿轮10，所述第一锥齿轮10外部啮合有第二锥齿轮11，所述第二锥齿轮11内部固定连接有第二轴12，所述第二轴12远离第二锥齿轮11一端贯穿冂形板6，所述第二轴12与冂形板6转动连接，所述第二轴12外周面固定连接有凸轮13，所述凸轮13外部滚动连接有空心块14，所述冂形板6顶部贯穿有空心柱15，所述空心柱15与冂形板6固定连接，所述空心柱15内部滑动连接有推动柱16，所述推动柱16底部与空心块14顶部固定连接，所述推动柱16顶部固定连接有弹簧17，所述弹簧17顶部固定连接有撞击柱18，所述撞击柱18与空心柱15滑动连接，所述冂形板6顶部固定连接有麦克风19。

进一步的，在上述技术方案中，所述第一板5与第二板20通过螺栓固定连接，所述第三板24下表面与支撑板1上表面固定连接，通过第一板5与第二板20通过螺栓固定连接，方便移动机构3和检测机构4之间的安装和拆卸。

进一步的，在上述技术方案中，所述移动机构3的数量设置为三个，三个移动机构3呈环形阵列分布与支撑板1顶部，所述麦克风19与上位机2与麦克风19电性连接，通过三个移动机构3上的检测机构4，使得三个检测机构4对铁路隧道衬砌利用三角定位法进行检测，既可以通过检测机构4判断铁路隧道衬砌是否出现问题，又可以判断出现问题的位置在哪一处，方便维修铁路隧道衬砌。

实施方式具体为：通过移动机构3将检测装置的位置和角度固定好后，启动电机8和上位机2，电机8输出轴带动第一轴9转动，第一轴9带动第一锥齿轮10转动，第一锥齿轮10带动第二锥齿轮11转动，第二锥齿轮11带动第二轴12转动，第二轴12带动凸轮13转动，凸轮13带动空心块14上下往复移动，空心块14带动推动柱16上下往复移动，推动柱16带动弹簧17上下往复移动，弹簧17带动撞击柱18上下往复移动，撞击柱18对隧道衬砌表面进行敲击，由于弹簧17的存在，撞击柱18不会将隧道衬砌表面敲坏，敲击时产生声波，麦克风19将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机2中，上位机2采集、存储、处理检测到的数据，上位机2中软件解析出隧道衬砌的健康状况，通过电机8提供动力，利用传动结构带动撞击柱18对隧道衬砌表面进行间歇性的撞击，撞击产生声波，声波被麦克风19收集，麦克风19将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机2中，上位机2采集、存储、处理检测到的数据，上位机2中软件解析出隧道衬砌的健康状况，使得检测变得简单，减少了工作人员的劳动程度，通过三个检测机构4同时进行工作，上位机2同时收到三个位置不同的数据，通过三角定位法，确定隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置，通过三个检测机构4，利用三角定位法，判断隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置，减少了搜索出问题位置的时间，提高了精准度，还提高了检测效率，该实施方式具体解决了现有技术中存在的隧道衬砌的检测装置虽然能检测出隧道衬砌出现问题，但是不能准确定位出现问题的位置，还需要人工进行细致排查，不仅效率低下，而且劳费人力的问题。

如图1-7所示：所述移动机构3包括第二板20，所述第二板20底部固定连接有第一杆21，所述第一杆21远离第二板20一端转动连接有第二杆22，所述第二杆22远离第一杆21一端转动连接有第三杆23，所述第三杆23远离第二杆22一端固定连接有第三板24，通过第一杆21、第二杆22和第三杆23之间的转动，使得检测机构4可以调节工作时的角度和长度，使得此装置可以适应不同的铁路隧道衬砌。

进一步的，在上述技术方案中，所述第一杆21、第二杆22和第三杆23的数量均设置为两个，两个第一杆21、第二杆22和第三杆23对此分布于第一板5底部，通过第一杆21、第二杆22和第三杆23均为两个，提高检测机构4的移动稳定性。

进一步的，在上述技术方案中，所述第一杆21外壁一侧固定连接有第一柱25，所述第二杆22外壁一侧固定连接有第二柱26，所述第一柱25外周面转动连接有第一液压缸27，所述第一液压缸27输出端顶部与第二柱26转动连接，通过第一液压缸27的伸缩，带动第一杆21绕第二杆22转动，实现检测机构4工作时的角度和距离的变化。

进一步的，在上述技术方案中，所述第二杆22外壁一侧固定连接有第三柱28，所述第四杆外壁一侧固定连接有第四柱29，所述第三柱28外周面转动连接有第二液压缸30，所述第二液压缸30输出端顶部与第四柱29转动连接，通过第二液压缸30的伸缩，带动第二杆22绕第三杆23转动，实现检测机构4工作时的角度和距离的变化。

进一步的，在上述技术方案中，所述支撑板1底部固定连接有自锁轮31，所述自锁轮31的数量设置为四个，四个自锁轮31呈矩形阵列分布于支撑板1底部，所述支撑板1外壁一侧固定连接有把手32，通过自锁轮31使得此装置容易移动，通过把手32方便移动此装置。

实施方式具体为：将此装置通过把手32推到移动的车子上，然后启动第二液压缸30，第二液压缸30伸长，带动第二杆22绕第三杆23转动，启动第三液压缸，第三液压缸伸长，带动第一杆21绕第二杆22转动，通过第一液压缸27和第二液压缸30的伸缩，调节检测机构4的角度和位置，使检测机构4内的撞击柱18与隧道衬砌表面相差一定距离，此距离当撞击柱18向上移动时，可以敲击到隧道衬砌表面的长度，依次调节好三个检测机构4工作时的角度和位置时，开始对隧道衬砌进行检测，并使车子移动，通过启动第一液压缸27和第二液压缸30，从而调节第一液压缸27和第一液压缸27伸缩的长度，调节第二杆22绕第三杆23转动的角度和第一杆21绕第二杆22转动的角度，从而调节检测机构4工作时的角度和位置，使得此装置可以适应不同大小的隧道衬砌，提高了此装置的灵活性，该实施方式具体解决了现有技术中存在的隧道检测装置工作时的角度和位置难以同时调节，难以适应隧道衬砌内不同位置的检测的问题。

本实用工作原理：

参照说明书附图1-7，通过移动机构3将检测装置的位置和角度固定好后，启动电机8和上位机2，电机8输出轴带动第一轴9转动，第一轴9带动第一锥齿轮10转动，第一锥齿轮10带动第二锥齿轮11转动，第二锥齿轮11带动第二轴12转动，第二轴12带动凸轮13转动，凸轮13带动空心块14上下往复移动，空心块14带动推动柱16上下往复移动，推动柱16带动弹簧17上下往复移动，弹簧17带动撞击柱18上下往复移动，撞击柱18对隧道衬砌表面进行敲击，由于弹簧17的存在，撞击柱18不会将隧道衬砌表面敲坏，敲击时产生声波，麦克风19将敲击的声波信号转化为电信号，然后通过采集卡将电信号传输至上位机2中，上位机2采集、存储、处理检测到的数据，上位机2中软件解析出隧道衬砌的健康状况，通过三个检测机构4同时进行工作，上位机2同时收到三个位置不同的数据，通过三角定位法，确定隧道衬砌是否出现问题和出现问题的位置；

参照说明书附图1-7，将此装置通过把手32推到移动的车子上，然后启动第二液压缸30，第二液压缸30伸长，带动第二杆22绕第三杆23转动，启动第三液压缸，第三液压缸伸长，带动第一杆21绕第二杆22转动，通过第一液压缸27和第二液压缸30的伸缩，调节检测机构4的角度和位置，使检测机构4内的撞击柱18与隧道衬砌表面相差一定距离，此距离当撞击柱18向上移动时，可以敲击到隧道衬砌表面的长度，依次调节好三个检测机构4工作时的角度和位置时，开始对隧道衬砌进行检测，并使车子移动。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种隧道衬砌无损检测装置，包括支撑板(1)，其特征在于：所述支撑板(1)顶部固定连接有上位机(2)，所述支撑板(1)顶部设有移动机构(3)，所述移动机构(3)顶部设有检测机构(4)；

所述检测机构(4)包括第一板(5)，所述第一板(5)顶部固定连接有冂形板(6)，所述冂形板(6)外壁一侧固定连接有限位块(7)，所述第一板(5)顶部固定连接有电机(8)，所述电机(8)输出端顶端固定连接有第一轴(9)，所述第一轴(9)贯穿限位块(7)，所述第一轴(9)与限位块(7)转动连接，所述第一轴(9)顶端固定连接有第一锥齿轮(10)，所述第一锥齿轮(10)外部啮合有第二锥齿轮(11)，所述第二锥齿轮(11)内部固定连接有第二轴(12)，所述第二轴(12)远离第二锥齿轮(11)一端贯穿冂形板(6)，所述第二轴(12)与冂形板(6)转动连接，所述第二轴(12)外周面固定连接有凸轮(13)，所述凸轮(13)外部滚动连接有空心块(14)，所述冂形板(6)顶部贯穿有空心柱(15)，所述空心柱(15)与冂形板(6)固定连接，所述空心柱(15)内部滑动连接有推动柱(16)，所述推动柱(16)底部与空心块(14)顶部固定连接，所述推动柱(16)顶部固定连接有弹簧(17)，所述弹簧(17)顶部固定连接有撞击柱(18)，所述撞击柱(18)与空心柱(15)滑动连接，所述冂形板(6)顶部固定连接有麦克风(19)。

2.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述移动机构(3)包括第二板(20)，所述第二板(20)底部固定连接有第一杆(21)，所述第一杆(21)远离第二板(20)一端转动连接有第二杆(22)，所述第二杆(22)远离第一杆(21)一端转动连接有第三杆(23)，所述第三杆(23)远离第二杆(22)一端固定连接有第三板(24)。

3.根据权利要求2所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述第一杆(21)、第二杆(22)和第三杆(23)的数量均设置为两个，两个第一杆(21)、第二杆(22)和第三杆(23)对此分布于第一板(5)底部。

4.根据权利要求2所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述第一杆(21)外壁一侧固定连接有第一柱(25)，所述第二杆(22)外壁一侧固定连接有第二柱(26)，所述第一柱(25)外周面转动连接有第一液压缸(27)，所述第一液压缸(27)输出端顶部与第二柱(26)转动连接。

5.根据权利要求2所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述第二杆(22)外壁一侧固定连接有第三柱(28)，所述第四杆外壁一侧固定连接有第四柱(29)，所述第三柱(28)外周面转动连接有第二液压缸(30)，所述第二液压缸(30)输出端顶部与第四柱(29)转动连接。

6.根据权利要求2所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述第一板(5)与第二板(20)通过螺栓固定连接，所述第三板(24)下表面与支撑板(1)上表面固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述移动机构(3)的数量设置为三个，三个移动机构(3)呈环形阵列分布与支撑板(1)顶部，所述麦克风(19)与上位机(2)与麦克风(19)电性连接。

8.根据权利要求1所述的一种隧道衬砌无损检测装置，其特征在于：所述支撑板(1)底部固定连接有自锁轮(31)，所述自锁轮(31)的数量设置为四个，四个自锁轮(31)呈矩形阵列分布于支撑板(1)底部，所述支撑板(1)外壁一侧固定连接有把手(32)。

Images