CN113187485A - 自行车式隧道勘测用测量设备及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于隧道测量技术领域，具体涉及自行车式隧道勘测用测量设备，包括测量机构和支撑运输机构，隧道内部安装有轨道，所述支撑运输机构下方与轨道活动连接，所述测量机构安装于所述支撑运输机构上方，且所述测量机构一端与隧道内壁活动连接。本发明还涉及该测量设备的使用方法，包括调试准备、检测路径调节、检测动力调节和隧道变形测量等步骤。本发明的测量设备结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长；检测速度快，工作效率高；检测精度高，能够提供准确的隧道变形量化数据；并且检测范围大，可连续检测，内壁上的检测路线可以为隧道轴向直线或者波浪线。
Description
技术领域
本发明属于隧道测量技术领域，具体涉及自行车式隧道勘测用测量设备及使用方法。
背景技术
TBM隧道施工在遭遇断层破碎带时，在施工扰动下极有可能诱发卡机、突涌水和塌方等严重地质灾害。因此在TBM隧道施工过程中，必须对断层破碎带赋存情况进行准确预报。据发明人了解，不同的断层破碎带体类型其致灾机理与模式不同，如压性断层中心带承受压力巨大，岩石破裂研磨较细，多由糜棱岩和断层泥填充胶结，起阻水作用，而断层两盘裂隙密集带连通性好，导水性强，隧道施工揭露此段时，易发生涌突水灾害；而张性断层中心带空隙大，两盘的透水性相对较差，从而利于地下水富集，隧道开挖揭露断层破碎带时，地下水常携带泥沙、碎石等涌入隧道，因此对隧道进行及时准确的变形检测显得尤为重要。
而现有的盾构隧道监测大多为传统的监测方式，即人工手持传统监测仪器到现场进行变形量测，例如，隧道横断面形变检测，大多采用全站仪静态定点测试。由于形变检测是需要同一个位置的历史数据经行对比。同一个隧道，采集的断面数据越多，检测越精准。但是在实际工程检测过程中，由于定点静态检测，需要完全封闭隧道，严重的影响了交通通畅性。耗费了大量的人力、财力，并且效率较低，检测精度不足。
公开号为CN103575192B的专利公开了隧道测量仪，包括沿隧道行走的行走架和预先按照隧道的设计轮廓拟合而成的测量环；测量环设置在行走架上。该专利提供的隧道测量仪，与现有技术中的台车检测隧道超欠挖相比，其包括行走架和测量环。其中行走架控制测量环沿着隧道进行，而测量环是预先按照隧道的设计轮廓拟合而成，因此，测量环会贴合在隧道的内壁沿着隧道进行，当隧道出现超挖时，隧道的内壁会与测量环之间存在较大的间隙，当隧道出现欠挖时，隧道的内壁会阻挡测量环的前进。因此，使用该隧道测量仪检测隧道的超欠挖，简单方便，而且该隧道测量仪结构简单。但是，仍然存在下列问题：
1.隧道检测速度受限，工作效率较低；
2.检测精度低，没有准确的隧道变形量化数据；
3.检测范围小，检测路线仅为数条隧道内壁上的轴向直线。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了自行车式隧道勘测用测量设备，用以解决现有技术隧道检测速度受限，工作效率较低和检测精度低，没有准确的隧道变形量化数据，以及检测范围小，检测路线仅为数条隧道内壁上的轴向直线等问题，本发明还提供了该测量设备的使用方法，本方法操作方便，简单易懂，操作人员经过简单的培训，即可熟练掌握；隧道上的超挖和欠挖通过探测单元传递到形变量转换组件，将隧道的变形量化为数据，隧道变形可视化程度高，操作简单，各个步骤还能够独立工作。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
自行车式隧道勘测用测量设备，包括测量机构和支撑运输机构，隧道内部安装有轨道，所述支撑运输机构下方与轨道活动连接，所述测量机构安装于所述支撑运输机构上方，且所述测量机构一端与隧道内壁活动连接；
所述测量机构包括探测单元和连接单元，所述探测单元一端与隧道内壁接触并与其滚动连接，所述探测单元另一端安装在所述连接单元上，所述连接单元固定安装于支撑运输机构上方；
所述探测单元包括主臂、滚轮座、滚轮叉、滚轮、第一电机和第一减速器，所述主臂下端与连接单元连接，所述滚轮座安装于所述主臂下端，所述滚轮通过所述滚轮叉安装于所述滚轮座上端，所述第一电机和第一减速器均通过安装座安装在所述滚轮叉上，所述第一电机的输出轴通过第一联轴器与所述第一减速器的主动轴连接，所述第一减速器的从动轴与所述滚轮连接；
所述连接单元包括连接底板、内壁、复位组件、形变量转换组件、数据处理发射器和侧板，所述连接底板固定安装于支撑运输机构上方，所述内壁与所述连接底板连接，且均安装于所述侧板内侧，所述复位组件安装于所述内壁外侧，且主臂穿过所述复位组件并与其固定连接，所述形变量转换组件与数据处理发射器电线连接，且均安装在所述侧板上，主臂下端与所述形变量转换组件活动连接。
第一电机输出的动力经第一减速器减速增矩后，带动滚轮在隧道内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道上移动，当滚轮运动到隧道变形处时，隧道的形变量使主臂向外或者向内滑动，形变量转换组件产生的电信号发生改变，数据处理发射器将该电信号转换为隧道的形变量，以便记录和观察；在复位组件的作用下使滚轮始终接触到隧道的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道连续的形变数据。本设备检测速度快，工作效率高；检测精度高，能够提供准确的隧道变形量化数据；并且检测范围大，可连续检测，内壁上的检测路线可以为隧道轴向直线。
进一步，所述形变量转换组件包括转盘、电阻、L型指针和导线，所述转盘安装在侧板上，主臂下端通过第一固定座与所述转盘滑动连接，所述电阻固定安装在主臂上，所述L型指针一端与电阻滑动连接，所述L型指针另一端通过第二固定座与所述转盘固定连接，所述电阻和L型指针均通过导线与数据处理发射器连接。
主臂向外或者向内滑动时，改变了L型指针在电阻上的位置，使数据处理发射器接收到的电信号发生改变，从而将隧道的形变通过电信号量化，本组件结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长，同时还保证了测量的精度。
进一步，所述复位组件包括第三固定座、弹簧和第三滑块，主臂穿过所述弹簧，且所述弹簧上端通过所述第三固定座与主臂固定连接，所述第三滑块上开有第三贯通滑孔，主臂穿过第三贯通滑孔与所述第三滑块活动连接，所述弹簧通过所述第三滑块与内壁外侧连接。
第三固定座将弹簧的弹力传递到主臂上，使滚轮始终与隧道的内壁，提高了测量精度的同时，还保证本装置能够进行连续快速的测量。
进一步，所述支撑运输机构包括支撑底座、数个轨道滑轮和支撑臂，数个所述轨道滑轮安装于所述支撑底座下方，且数个所述轨道滑轮与轨道滚动连接，所述支撑底座上方通过所述支撑臂与连接底板固定连接。
数个轨道滑轮与轨道滚动连接，不易出现出轨或偏移轨道的情况，本机构结构简单，稳定可靠，使用寿命长，能够保证本设备在移动时的平稳性，保证测量精度。
进一步，所述探测单元还包括第一液压油缸、第一伸缩杆、从臂、第一滑杆固定座、数根第一滑杆和第一滑块，所述第一伸缩杆下端在所述第一液压油缸内部并与其活动连接，第一伸缩杆上端通过所述第一滑块与所述从臂下端固定连接，所述从臂上端与滚轮座连接，所述第一液压油缸通过连接座与主臂上端固定连接，数根所述第一滑杆平行等距放置在第一伸缩杆外侧，且数根所述第一滑杆下端均通过所述第一滑杆固定座固定在第一液压油缸上，所述第一滑块上开有与每根所述第一滑杆相对应的第一贯通滑孔，每根所述第一滑杆上端穿过相对应的第一贯通滑孔与所述第一滑块滑动连接。
第一液压油缸带动第一伸缩杆滑动伸长，使滚轮接触到隧道的内壁，可根据不同隧道内壁直径对探测单元的长度进行调整，增加了本设备的适应性，同时在运输过程中可以缩短探测单元的长度，方便本设备的转移和运输。数根所述滑杆分担了第一伸缩杆所受的径向力，防止第一伸缩杆出现径向晃动，在保证测量精度的同时，也提高了本设备的使用寿命和安全性。
进一步，所述探测单元还包括第一齿轮、第二齿轮、第二减速器和第二电机，所述第二减速器和第二电机均安装在从臂上，从臂上端与滚轮座活动连接，所述第二齿轮固定安装在滚轮座下端，所述第二电机的输出轴通过第二联轴器与所述第二减速器的主动轴连接，所述第一齿轮安装在所述第二减速器的从动轴上，所述第一齿轮与所述第二齿轮齿轮连接；
形变量转换组件还包括转轴，转盘通过所述转轴与侧板转动连接；
内壁外侧设有滑轨，所述滑轨设置在内壁的圆周方向上，第三滑块与所述滑轨滑动连接。
第二电机输出的动力经第二减速器减速增矩后，通过第一齿轮带动第二齿轮和滚轮座绕从臂旋转，调整滚轮在隧道内壁上的滚动方向，从而控制探测单元的运动方向，使探测单元可以在隧道的圆周方向上以转轴为圆心往复摆动，在工作前进时，通过第二电机控制滚轮的滚动方向，使探测单元的检测路线可以为沿隧道轴线方向的直线或者波浪线，大大提高了本设备的检测范围。
进一步，所述支撑运输机构还包括第二液压油缸、第二伸缩杆、第二滑杆固定座、数根第二滑杆和第二滑块，所述第二液压油缸下端通过第四固定座固定在支撑底座上端，所述第二伸缩杆下端在所述第二液压油缸内部并与其活动连接，所述第二伸缩杆上端通过第二滑块与支撑臂下端固定连接，数根所述第二滑杆平行等距放置在第二伸缩杆外侧，且数根所述第二滑杆下端均通过所述第二滑杆固定座固定在第二液压油缸上，所述第二滑块上开有与每根所述第二滑杆相对应的第二贯通滑孔，每根所述第二滑杆上端穿过相对应的第二贯通滑孔与所述第二滑块滑动连接。
通过第二液压油缸带动第二伸缩杆上下伸缩运动，调节测量机构的高度，使连接单元处于隧道中心位置，使本设备能够适应不同大小的隧道，增加了实用性；数根第二滑杆和第二滑块增加了本机构的结构强度，提高了使用寿命，同时能防止第二伸缩杆磨损，进一步提高了检测精度。
进一步，包括多个所述探测单元，多个所述探测单元均匀安装在连接单元上，且每个所述探测单元与连接单元的连接方式均相同。
多个所述探测单元能够使测量速度和测量范围倍增，缩短勘测时间，提高工作效率。
进一步，所述连接单元还包括外壁和数个防干涉梁，所述外壁置于内壁外侧，且所述外壁与连接底板连接，所述外壁安装于所述侧板内侧，数个所述防干涉梁分别安装在一个探测单元两侧，且每个防干涉梁两端分别与内壁和外壁固定连接。
增加外壁能够有效保护复位组件不被飞落的物体砸坏，同时能够减少复位组件被腐蚀的风险；增加数个防干涉梁不仅能够提高内壁和外壁的结构强度，还能防止相邻的两个探测单元运动时的干涉情况，提高了安全性和使用寿命。
上述的自行车式隧道勘测用测量设备的使用方法，包括以下步骤：
S1，调试准备；
步骤一，将本设备置于待测隧道内部，数个轨道滑轮放置到轨道上，通过第二液压油缸带动第二伸缩杆上下伸缩运动，调节测量机构的高度，使连接单元处于隧道中心位置；
步骤二，在一个探测单元中，通过第一液压油缸带动第一伸缩杆沿数根第一滑杆方向伸长，使滚轮接触到隧道的内壁；
步骤三，每一个探测单元均通过上述步骤完成调试，且每一个探测单元可独立调试；
S2,检测路径调节；
步骤一，在一个探测单元中，第二电机输出的动力经第二减速器减速增矩后，通过第一齿轮带动第二齿轮和滚轮座绕从臂旋转，调整滚轮在隧道内壁上的滚动方向，使探测单元能够在隧道的圆周方向上以转轴为圆心往复摆动；
步骤二，每一个探测单元均通过上述步骤完成检测路径调节，且每一个探测单元可独立调节控制；
S3,检测动力调节；
每一个探测单元的检测动力调节相同，且可独立调节，在一个探测单元中，第一电机输出的动力经第一减速器减速增矩后，带动滚轮在隧道内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道上移动；
S4，隧道变形测量；
步骤一，通过S2和S3的协调配合，每一个探测单元在隧道内壁上沿隧道轴线方向的直线或者波浪线前进，当滚轮运动到隧道变形处时，隧道的形变量使主臂向外或者向内滑动，从而改变L型指针在电阻上的位置，使数据处理发射器接收到的电信号发生改变，数据处理发射器将该电信号转换为隧道的形变量，即完成该位置隧道的勘测。
步骤二，在复位组件的作用下使滚轮始终接触到隧道的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道连续的形变数据；
隧道上的超挖和欠挖通过探测单元传递到形变量转换组件，将隧道的变形量化为数据，隧道变形可视化程度高，操作简单，各个步骤还能够独立工作，对于不规则圆形隧道，可根据需要单独调整一个测量机构的长度，提高本发明的可操作性。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的测量设备结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长；检测速度快，工作效率高；检测精度高，能够提供准确的隧道变形量化数据；并且检测范围大，可连续检测，内壁上的检测路线可以为隧道轴向直线或者波浪线。
本发明的方法操作方便，简单易懂，操作人员经过简单的培训，即可熟练掌握；隧道上的超挖和欠挖通过探测单元传递到形变量转换组件，将隧道的变形量化为数据，隧道变形可视化程度高，操作简单，各个步骤还能够独立工作，对于不规则圆形隧道，可根据需要单独调整一个测量机构的长度，提高本发明的可操作性。
附图说明
图1为本发明自行车式隧道勘测用测量设备实施例的正视结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大结构示意图；
图3为本发明自行车式隧道勘测用测量设备实施例的俯视结构示意图(除去数个探测单元)；
图4为图3中B-B处连接单元和主臂的剖视结构示意图；
图5为图4中C处的局部放大结构示意图；
图6为本发明自行车式隧道勘测用测量设备实施例中探测单元的侧视结构示意图。
说明书附图中的附图标记包括：
测量机构1、探测单元11、主臂1101、液压油缸1102、第一伸缩杆1103、从臂1104、滚轮座1105、滚轮叉1106、滚轮1107、第一电机1108、第一减速器1109、第一齿轮1110、第二减速器1111、第二电机1112、滑杆固定座1113、滑杆1114、滑块1115、连接座1116、连接单元12连接底板121、内壁122、复位组件123、第三固定座1231、弹簧1232、第三滑块1233、形变量转换组件124、转盘1241、第一固定座1242、电阻1243、L型指针1244、导线1246、转轴1247、数据处理发射器125、外壁126、防干涉梁127、侧板128、支撑运输机构2、支撑底座21、轨道滑轮22、第二液压油缸23、第二伸缩杆24、支撑臂25、第四固定座26、第二滑杆固定座27、数根第二滑杆28、第二滑块29、轨道3、隧道4。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：
实施例一
如图1-6所示，自行车式隧道勘测用测量设备，包括测量机构1和支撑运输机构2，隧道4内部安装有轨道3，支撑运输机构2下方与轨道3活动连接，测量机构1安装于支撑运输机构2上方，且测量机构1一端与隧道4内壁活动连接；
测量机构1包括探测单元11和连接单元12，探测单元11一端与隧道4内壁接触并与其滚动连接，探测单元11另一端安装在连接单元12上，连接单元12固定安装于支撑运输机构2上方；
探测单元11包括主臂1101、滚轮座1105、滚轮叉1106、滚轮1107、第一电机1108和第一减速器1109，主臂1101下端与连接单元12连接，滚轮座1105安装于主臂1101下端，滚轮1107通过滚轮叉1106安装于滚轮座1105上端，第一电机1108和第一减速器1109均通过安装座1117安装在滚轮叉1106上，第一电机1108的输出轴通过第一联轴器与第一减速器1109的主动轴连接，第一减速器1109的从动轴与滚轮1107连接；
连接单元12包括连接底板121、内壁122、复位组件123、形变量转换组件124、数据处理发射器125和侧板128，连接底板121固定安装于支撑运输机构2上方，内壁122与连接底板121连接，且均安装于侧板128内侧，复位组件123安装于内壁122外侧，且主臂1101穿过复位组件123并与其固定连接，形变量转换组件124与数据处理发射器125电线连接，且均安装在侧板128上，主臂1101下端与形变量转换组件124活动连接。
第一电机1108输出的动力经第一减速器1109减速增矩后，带动滚轮1107在隧道4内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道3上移动，当滚轮1107运动到隧道4变形处时，隧道4的形变量使主臂1101向外或者向内滑动，形变量转换组件124产生的电信号发生改变，数据处理发射器125将该电信号转换为隧道4的形变量，以便记录和观察；在复位组件123的作用下使滚轮1107始终接触到隧道4的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道4连续的形变数据。本设备检测速度快，工作效率高；检测精度高，能够提供准确的隧道变形量化数据；并且检测范围大，可连续检测，内壁上的检测路线可以为隧道4轴向直线。
作为优选方案，形变量转换组件124包括转盘1241、电阻1243、L型指针1244和导线1246，转盘1241安装在侧板128上，主臂1101下端通过第一固定座1242与转盘1241滑动连接，电阻1243固定安装在主臂1101上，L型指针1244一端与电阻1243滑动连接，L型指针1244另一端通过第二固定座1245与转盘1241固定连接，电阻1243和L型指针1244均通过导线1246与数据处理发射器125连接。
主臂1101向外或者向内滑动时，改变了L型指针1244在电阻1243上的位置，使数据处理发射器125接收到的电信号发生改变，从而将隧道4的形变通过电信号量化，本组件结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长，同时还保证了测量的精度。
作为优选方案，复位组件123包括第三固定座1231、弹簧1232和第三滑块1233，主臂1101穿过弹簧1232，且弹簧1232上端通过第三固定座1231与主臂1101固定连接，第三滑块1233上开有第三贯通滑孔，主臂1101穿过第三贯通滑孔与第三滑块1233活动连接，弹簧1232通过第三滑块1233与内壁122外侧连接。
第三固定座1231将弹簧1232的弹力传递到主臂1101上，使滚轮1107始终与隧道4的内壁，提高了测量精度的同时，还保证本装置能够进行连续快速的测量。
作为优选方案，支撑运输机构2包括支撑底座21、数个轨道滑轮22和支撑臂25，数个轨道滑轮22安装于支撑底座21下方，且数个轨道滑轮22与轨道3滚动连接，支撑底座21上方通过支撑臂25与连接底板121固定连接。
数个轨道滑轮22与轨道3滚动连接，不易出现出轨或偏移轨道的情况，本机构结构简单，稳定可靠，使用寿命长，能够保证本设备在移动时的平稳性，保证测量精度。
作为优选方案，探测单元11还包括第一液压油缸1102、第一伸缩杆1103、从臂1104、第一滑杆固定座1113、数根第一滑杆1114和第一滑块1115，第一伸缩杆1103下端在第一液压油缸1102内部并与其活动连接，第一伸缩杆1103上端通过第一滑块1115与从臂1104下端固定连接，从臂1104上端与滚轮座1105连接，第一液压油缸1102通过连接座1116与主臂1101上端固定连接，数根第一滑杆1114平行等距放置在第一伸缩杆1103外侧，且数根第一滑杆1114下端均通过第一滑杆固定座1113固定在第一液压油缸1102上，第一滑块1115上开有与每根第一滑杆1114相对应的第一贯通滑孔，每根第一滑杆1114上端穿过相对应的第一贯通滑孔与第一滑块1115滑动连接。
第一液压油缸1102带动第一伸缩杆1103滑动伸长，使滚轮1107接触到隧道4的内壁，可根据不同隧道4内壁直径对探测单元11的长度进行调整，增加了本设备的适应性，同时在运输过程中可以缩短探测单元11的长度，方便本设备的转移和运输。数根滑杆1114分担了第一伸缩杆1103所受的径向力，防止第一伸缩杆1103出现径向晃动，在保证测量精度的同时，也提高了本设备的使用寿命和安全性。
实施例二
本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-6所示，自行车式隧道勘测用测量设备，包括测量机构1和支撑运输机构2，隧道4内部安装有轨道3，支撑运输机构2下方与轨道3活动连接，测量机构1安装于支撑运输机构2上方，且测量机构1一端与隧道4内壁活动连接；
测量机构1包括探测单元11和连接单元12，探测单元11一端与隧道4内壁接触并与其滚动连接，探测单元11另一端安装在连接单元12上，连接单元12固定安装于支撑运输机构2上方；
探测单元11包括主臂1101、滚轮座1105、滚轮叉1106、滚轮1107、第一电机1108和第一减速器1109，主臂1101下端与连接单元12连接，滚轮座1105安装于主臂1101下端，滚轮1107通过滚轮叉1106安装于滚轮座1105上端，第一电机1108和第一减速器1109均通过安装座1117安装在滚轮叉1106上，第一电机1108的输出轴通过第一联轴器与第一减速器1109的主动轴连接，第一减速器1109的从动轴与滚轮1107连接；
连接单元12包括连接底板121、内壁122、复位组件123、形变量转换组件124、数据处理发射器125和侧板128，连接底板121固定安装于支撑运输机构2上方，内壁122与连接底板121连接，且均安装于侧板128内侧，复位组件123安装于内壁122外侧，且主臂1101穿过复位组件123并与其固定连接，形变量转换组件124与数据处理发射器125电线连接，且均安装在侧板128上，主臂1101下端与形变量转换组件124活动连接。
第一电机1108输出的动力经第一减速器1109减速增矩后，带动滚轮1107在隧道4内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道3上移动，当滚轮1107运动到隧道4变形处时，隧道4的形变量使主臂1101向外或者向内滑动，形变量转换组件124产生的电信号发生改变，数据处理发射器125将该电信号转换为隧道4的形变量，以便记录和观察；在复位组件123的作用下使滚轮1107始终接触到隧道4的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道4连续的形变数据。本设备检测速度快，工作效率高；检测精度高，能够提供准确的隧道变形量化数据；并且检测范围大，可连续检测，内壁上的检测路线可以为隧道4轴向直线。
作为优选方案，形变量转换组件124包括转盘1241、电阻1243、L型指针1244和导线1246，转盘1241安装在侧板128上，主臂1101下端通过第一固定座1242与转盘1241滑动连接，电阻1243固定安装在主臂1101上，L型指针1244一端与电阻1243滑动连接，L型指针1244另一端通过第二固定座1245与转盘1241固定连接，电阻1243和L型指针1244均通过导线1246与数据处理发射器125连接。
主臂1101向外或者向内滑动时，改变了L型指针1244在电阻1243上的位置，使数据处理发射器125接收到的电信号发生改变，从而将隧道4的形变通过电信号量化，本组件结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长，同时还保证了测量的精度。
作为优选方案，复位组件123包括第三固定座1231、弹簧1232和第三滑块1233，主臂1101穿过弹簧1232，且弹簧1232上端通过第三固定座1231与主臂1101固定连接，第三滑块1233上开有第三贯通滑孔，主臂1101穿过第三贯通滑孔与第三滑块1233活动连接，弹簧1232通过第三滑块1233与内壁122外侧连接。
第三固定座1231将弹簧1232的弹力传递到主臂1101上，使滚轮1107始终与隧道4的内壁，提高了测量精度的同时，还保证本装置能够进行连续快速的测量。
作为优选方案，支撑运输机构2包括支撑底座21、数个轨道滑轮22和支撑臂25，数个轨道滑轮22安装于支撑底座21下方，且数个轨道滑轮22与轨道3滚动连接，支撑底座21上方通过支撑臂25与连接底板121固定连接。
数个轨道滑轮22与轨道3滚动连接，不易出现出轨或偏移轨道的情况，本机构结构简单，稳定可靠，使用寿命长，能够保证本设备在移动时的平稳性，保证测量精度。
作为优选方案，探测单元11还包括第一液压油缸1102、第一伸缩杆1103、从臂1104、第一滑杆固定座1113、数根第一滑杆1114和第一滑块1115，第一伸缩杆1103下端在第一液压油缸1102内部并与其活动连接，第一伸缩杆1103上端通过第一滑块1115与从臂1104下端固定连接，从臂1104上端与滚轮座1105连接，第一液压油缸1102通过连接座1116与主臂1101上端固定连接，数根第一滑杆1114平行等距放置在第一伸缩杆1103外侧，且数根第一滑杆1114下端均通过第一滑杆固定座1113固定在第一液压油缸1102上，第一滑块1115上开有与每根第一滑杆1114相对应的第一贯通滑孔，每根第一滑杆1114上端穿过相对应的第一贯通滑孔与第一滑块1115滑动连接。
第一液压油缸1102带动第一伸缩杆1103滑动伸长，使滚轮1107接触到隧道4的内壁，可根据不同隧道4内壁直径对探测单元11的长度进行调整，增加了本设备的适应性，同时在运输过程中可以缩短探测单元11的长度，方便本设备的转移和运输。数根滑杆1114分担了第一伸缩杆1103所受的径向力，防止第一伸缩杆1103出现径向晃动，在保证测量精度的同时，也提高了本设备的使用寿命和安全性。
作为优选方案，探测单元11还包括第一齿轮1110、第二齿轮、第二减速器1111和第二电机1112，第二减速器1111和第二电机1112均安装在从臂1104上，从臂1104上端与滚轮座1105活动连接，第二齿轮固定安装在滚轮座1105下端，第二电机1112的输出轴通过第二联轴器与第二减速器1111的主动轴连接，第一齿轮1110安装在第二减速器1111的从动轴上，第一齿轮1110与第二齿轮齿轮连接；
形变量转换组件124还包括转轴1247，转盘1241通过转轴1247与侧板128转动连接；
内壁122外侧设有滑轨，滑轨设置在内壁122的圆周方向上，第三滑块1233与滑轨滑动连接。
第二电机1112输出的动力经第二减速器1111减速增矩后，通过第一齿轮1110带动第二齿轮和滚轮座1105绕从臂1104旋转，调整滚轮1107在隧道4内壁上的滚动方向，从而控制探测单元11的运动方向，使探测单元11可以在隧道4的圆周方向上以转轴1247为圆心往复摆动，在工作前进时，通过第二电机1112控制滚轮1107的滚动方向，使探测单元11的检测路线可以为沿隧道4轴线方向的直线或者波浪线，大大提高了本设备的检测范围。
作为优选方案，支撑运输机构2还包括第二液压油缸23、第二伸缩杆24、第二滑杆固定座27、数根第二滑杆28和第二滑块29，第二液压油缸23下端通过第四固定座26固定在支撑底座21上端，第二伸缩杆24下端在第二液压油缸23内部并与其活动连接，第二伸缩杆24上端通过第二滑块29与支撑臂25下端固定连接，数根第二滑杆28平行等距放置在第二伸缩杆24外侧，且数根第二滑杆28下端均通过第二滑杆固定座27固定在第二液压油缸23上，第二滑块29上开有与每根第二滑杆28相对应的第二贯通滑孔，每根第二滑杆28上端穿过相对应的第二贯通滑孔与第二滑块29滑动连接。
通过第二液压油缸23带动第二伸缩杆24上下伸缩运动，调节测量机构1的高度，使连接单元12处于隧道4中心位置，使本设备能够适应不同大小的隧道4，增加了实用性；数根第二滑杆28和第二滑块29增加了本机构的结构强度，提高了使用寿命，同时能防止第二伸缩杆24磨损，进一步提高了检测精度。
作为优选方案，包括多个探测单元11，多个探测单元11均匀安装在连接单元12上，且每个探测单元11与连接单元12的连接方式均相同。
多个探测单元11能够使测量速度和测量范围倍增，缩短勘测时间，提高工作效率。
作为优选方案，连接单元12还包括外壁126和数个防干涉梁127，外壁126置于内壁122外侧，且外壁126与连接底板121连接，外壁126安装于侧板128内侧，数个防干涉梁127分别安装在一个探测单元11两侧，且每个防干涉梁127两端分别与内壁122和外壁126固定连接。
增加外壁126能够有效保护复位组件123不被飞落的物体砸坏，同时能够减少复位组件123被腐蚀的风险；增加数个防干涉梁127不仅能够提高内壁122和外壁126的结构强度，还能防止相邻的两个探测单元11运动时的干涉情况，提高了安全性和使用寿命。
实施例二相对于实施例一的优点在于：
实施例二中的发明能使探测单元11的检测路线可以为沿隧道4轴线方向的直线或者波浪线，大大提高了本设备的检测范围；防止第二伸缩杆24磨损，进一步提高了检测精度；使测量速度和测量范围倍增，缩短勘测时间，提高工作效率；提高了内壁122和外壁126的结构强度，还能防止相邻的两个探测单元11运动时的干涉情况，提高了安全性和使用寿命。
上述的自行车式隧道勘测用测量设备的使用方法，包括以下步骤：
S1，调试准备；
步骤一，将本设备置于待测隧道4内部，数个轨道滑轮22放置到轨道3上，通过第二液压油缸23带动第二伸缩杆24上下伸缩运动，调节测量机构1的高度，使连接单元12处于隧道4中心位置；
步骤二，在一个探测单元11中，通过第一液压油缸1102带动第一伸缩杆1103沿数根第一滑杆1114方向伸长，使滚轮1107接触到隧道4的内壁；
步骤三，每一个探测单元11均通过上述步骤完成调试，且每一个探测单元11可独立调试；
S2,检测路径调节；
步骤一，在一个探测单元11中，第二电机1112输出的动力经第二减速器1111减速增矩后，通过第一齿轮1110带动第二齿轮和滚轮座1105绕从臂1104旋转，调整滚轮1107在隧道4内壁上的滚动方向，使探测单元11能够在隧道4的圆周方向上以转轴1247为圆心往复摆动；
步骤二，每一个探测单元11均通过上述步骤完成检测路径调节，且每一个探测单元11可独立调节控制；
S3,检测动力调节；
每一个探测单元11的检测动力调节相同，且可独立调节，在一个探测单元11中，第一电机1108输出的动力经第一减速器1109减速增矩后，带动滚轮1107在隧道4内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道3上移动；
S4，隧道变形测量；
步骤一，通过S2和S3的协调配合，每一个探测单元11在隧道4内壁上沿隧道4轴线方向的直线或者波浪线前进，当滚轮1107运动到隧道4变形处时，隧道4的形变量使主臂1101向外或者向内滑动，从而改变L型指针1244在电阻1243上的位置，使数据处理发射器125接收到的电信号发生改变，数据处理发射器125将该电信号转换为隧道4的形变量，即完成该位置隧道的勘测；
步骤二，在复位组件123的作用下使滚轮1107始终接触到隧道4的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道4连续的形变数据。
隧道4上的超挖和欠挖通过探测单元11传递到形变量转换组件124，将隧道的变形量化为数据，隧道变形可视化程度高，操作简单，各个步骤还能够独立工作，对于不规则圆形隧道，可根据需要单独调整一个探测单元11，本发明的使用方法可操作性高。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：包括测量机构(1)和支撑运输机构(2)，隧道(4)内部安装有轨道(3)，所述支撑运输机构(2)下方与轨道(3)活动连接，所述测量机构(1)安装于所述支撑运输机构(2)上方，且所述测量机构(1)一端与隧道(4)内壁活动连接；
所述测量机构(1)包括探测单元(11)和连接单元(12)，所述探测单元(11)一端与隧道(4)内壁接触并与其滚动连接，所述探测单元(11)另一端安装在所述连接单元(12)上，所述连接单元(12)固定安装于支撑运输机构(2)上方；
所述探测单元(11)包括主臂(1101)、滚轮座(1105)、滚轮叉(1106)、滚轮(1107)、第一电机(1108)和第一减速器(1109)，所述主臂(1101)下端与连接单元(12)连接，所述滚轮座(1105)安装于所述主臂(1101)下端，所述滚轮(1107)通过所述滚轮叉(1106)安装于所述滚轮座(1105)上端，所述第一电机(1108)和第一减速器(1109)均通过安装座(1117)安装在所述滚轮叉(1106)上，所述第一电机(1108)的输出轴通过第一联轴器与所述第一减速器(1109)的主动轴连接，所述第一减速器(1109)的从动轴与所述滚轮(1107)连接；
所述连接单元(12)包括连接底板(121)、内壁(122)、复位组件(123)、形变量转换组件(124)、数据处理发射器(125)和侧板(128)，所述连接底板(121)固定安装于支撑运输机构(2)上方，所述内壁(122)与所述连接底板(121)连接，且均安装于所述侧板(128)内侧，所述复位组件(123)安装于所述内壁(122)外侧，且主臂(1101)穿过所述复位组件(123)并与其固定连接，所述形变量转换组件(124)与数据处理发射器(125)电线连接，且均安装在所述侧板(128)上，主臂(1101)下端与所述形变量转换组件(124)活动连接。
2.根据权利要求1所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述形变量转换组件(124)包括转盘(1241)、电阻(1243)、L型指针(1244)和导线(1246)，所述转盘(1241)安装在侧板(128)上，主臂(1101)下端通过第一固定座(1242)与所述转盘(1241)滑动连接，所述电阻(1243)固定安装在主臂(1101)上，所述L型指针(1244)一端与电阻(1243)滑动连接，所述L型指针(1244)另一端通过第二固定座(1245)与所述转盘(1241)固定连接，所述电阻(1243)和L型指针(1244)均通过导线(1246)与数据处理发射器(125)连接。
3.根据权利要求2所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述复位组件(123)包括第三固定座(1231)、弹簧(1232)和第三滑块(1233)，主臂(1101)穿过所述弹簧(1232)，且所述弹簧(1232)上端通过所述第三固定座(1231)与主臂(1101)固定连接，所述第三滑块(1233)上开有第三贯通滑孔，主臂(1101)穿过第三贯通滑孔与所述第三滑块(1233)活动连接，所述弹簧(1232)通过所述第三滑块(1233)与内壁(122)外侧连接。
4.根据权利要求3所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述支撑运输机构(2)包括支撑底座(21)、数个轨道滑轮(22)和支撑臂(25)，数个所述轨道滑轮(22)安装于所述支撑底座(21)下方，且数个所述轨道滑轮(22)与轨道(3)滚动连接，所述支撑底座(21)上方通过所述支撑臂(25)与连接底板(121)固定连接。
5.根据权利要求4所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述探测单元(11)还包括第一液压油缸(1102)、第一伸缩杆(1103)、从臂(1104)、第一滑杆固定座(1113)、数根第一滑杆(1114)和第一滑块(1115)，所述第一伸缩杆(1103)下端在所述第一液压油缸(1102)内部并与其活动连接，第一伸缩杆(1103)上端通过所述第一滑块(1115)与所述从臂(1104)下端固定连接，所述从臂(1104)上端与滚轮座(1105)连接，所述第一液压油缸(1102)通过连接座(1116)与主臂(1101)上端固定连接，数根所述第一滑杆(1114)平行等距放置在第一伸缩杆(1103)外侧，且数根所述第一滑杆(1114)下端均通过所述第一滑杆固定座(1113)固定在第一液压油缸(1102)上，所述第一滑块(1115)上开有与每根所述第一滑杆(1114)相对应的第一贯通滑孔，每根所述第一滑杆(1114)上端穿过相对应的第一贯通滑孔与所述第一滑块(1115)滑动连接。
6.根据权利要求5所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述探测单元(11)还包括第一齿轮(1110)、第二齿轮、第二减速器(1111)和第二电机(1112)，所述第二减速器(1111)和第二电机(1112)均安装在从臂(1104)上，从臂(1104)上端与滚轮座(1105)活动连接，所述第二齿轮固定安装在滚轮座(1105)下端，所述第二电机(1112)的输出轴通过第二联轴器与所述第二减速器(1111)的主动轴连接，所述第一齿轮(1110)安装在所述第二减速器(1111)的从动轴上，所述第一齿轮(1110)与所述第二齿轮齿轮连接；
形变量转换组件(124)还包括转轴(1247)，转盘(1241)通过所述转轴(1247)与侧板(128)转动连接；
内壁(122)外侧设有滑轨，所述滑轨设置在内壁(122)的圆周方向上，第三滑块(1233)与所述滑轨滑动连接。
7.根据权利要求6所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述支撑运输机构(2)还包括第二液压油缸(23)、第二伸缩杆(24)、第二滑杆固定座(27)、数根第二滑杆(28)和第二滑块(29)，所述第二液压油缸(23)下端通过第四固定座(26)固定在支撑底座(21)上端，所述第二伸缩杆(24)下端在所述第二液压油缸(23)内部并与其活动连接，所述第二伸缩杆(24)上端通过第二滑块(29)与支撑臂(25)下端固定连接，数根所述第二滑杆(28)平行等距放置在第二伸缩杆(24)外侧，且数根所述第二滑杆(28)下端均通过所述第二滑杆固定座(27)固定在第二液压油缸(23)上，所述第二滑块(29)上开有与每根所述第二滑杆(28)相对应的第二贯通滑孔，每根所述第二滑杆(28)上端穿过相对应的第二贯通滑孔与所述第二滑块(29)滑动连接。
8.根据权利要求7所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：包括多个所述探测单元(11)，多个所述探测单元(11)均匀安装在连接单元(12)上，且每个所述探测单元(11)与连接单元(12)的连接方式均相同。
9.根据权利要求8所述的自行车式隧道勘测用测量设备，其特征在于：所述连接单元(12)还包括外壁(126)和数个防干涉梁(127)，所述外壁(126)置于内壁(122)外侧，且所述外壁(126)与连接底板(121)连接，所述外壁(126)安装于所述侧板(128)内侧，数个所述防干涉梁(127)分别安装在一个探测单元(11)两侧，且每个防干涉梁(127)两端分别与内壁(122)和外壁(126)固定连接。
10.如权利要求9所述的自行车式隧道勘测用测量设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，调试准备；
步骤一，将本设备置于待测隧道(4)内部，数个轨道滑轮(22)放置到轨道(3)上，通过第二液压油缸(23)带动第二伸缩杆(24)上下伸缩运动，调节测量机构(1)的高度，使连接单元(12)处于隧道(4)中心位置；
步骤二，在一个探测单元(11)中，通过第一液压油缸(1102)带动第一伸缩杆(1103)沿数根第一滑杆(1114)方向伸长，使滚轮(1107)接触到隧道(4)的内壁；
步骤三，每一个探测单元(11)均通过上一步骤完成调试，且每一个探测单元(11)可独立调试；
S2,检测路径调节；
步骤一，在一个探测单元(11)中，第二电机(1112)输出的动力经第二减速器(1111)减速增矩后，通过第一齿轮(1110)带动第二齿轮和滚轮座(1105)绕从臂(1104)旋转，调整滚轮(1107)在隧道(4)内壁上的滚动方向，使探测单元(11)能够在隧道(4)的圆周方向上以转轴(1247)为圆心往复摆动；
步骤二，每一个探测单元(11)均通过上一步骤完成检测路径调节，且每一个探测单元(11)可独立调节控制；
S3,检测动力调节；
每一个探测单元(11)的检测动力调节相同，且可独立调节，在一个探测单元(11)中，第一电机(1108)输出的动力经第一减速器(1109)减速增矩后，带动滚轮(1107)在隧道(4)内壁上滚动，从而驱动本设备在轨道(3)上移动；
S4，隧道变形测量；
步骤一，通过S2和S3的协调配合，每一个探测单元(11)在隧道(4)内壁上沿隧道(4)轴线方向的直线或者波浪线前进，当滚轮(1107)运动到隧道(4)变形处时，隧道(4)的形变量使主臂(1101)向外或者向内滑动，从而改变L型指针(1244)在电阻(1243)上的位置，使数据处理发射器(125)接收到的电信号发生改变，数据处理发射器(125)将该电信号转换为隧道(4)的形变量，即完成该位置隧道的勘测；
步骤二，在复位组件(123)的作用下使滚轮(1107)始终接触到隧道(4)的内壁，在勘测前进的过程中进行不间断测量，得到隧道(4)连续的形变数据。
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| CN202110401239.XA CN113187485B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 自行车式隧道勘测用测量设备及使用方法 |
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| CN202110401239.XA CN113187485B (zh) | 2021-04-14 | 2021-04-14 | 自行车式隧道勘测用测量设备及使用方法 |
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