CN113669112B - 一种车载隧道空洞检测装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车载隧道空洞检测装置及工作方法，适用于隧道内检测使用。包括轨道车，轨道车的前端设有智能控制系统，后端设有用以提供驱动力的动力系统，轨道车的中部通过升降机设有支撑平台，支撑平台上设有三支用于检测隧道不同位置处空洞的智能机械臂，所述的智能机械臂端部上设有可绕机械臂旋转的电磁锤，以保证电磁锤敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直，智能机械臂靠近电磁锤处还设置有扩音装置和声波传感器。可一次多点检测,解决了隧道空洞检测效率低,耗费时间长等问题,更贴近工程实际应用,其操作简单,自动化程度高,检测面大和效率高,检测后对隧道衬砌的状况判断快速,性价比高。

Description

一种车载隧道空洞检测装置及工作方法
技术领域
本发明涉及一种车载隧道空洞检测装置及工作方法，尤其适用于隧道内检测使用，属于隧道安全自动化检测领域。
背景技术
我国高速铁路发展迅速，由于高铁隧道的特殊性和隐蔽性,对衬砌结构内部质量缺陷和病害难以实时检测和识别；目前检测高铁隧道衬砌及背后状态的理论和实践,还处于前期研究阶段,很大部分还是采用人工敲击检测的方式，比较原始和效率低下，判断标准不统一，操作起来也有误差；
因此研究出一套高效的，准确的，自动化的车载隧道空洞检测装置,运用到高铁隧道质量普查和病害检测中可以获得高铁隧道直观的结构剖面图的问题点,具有广阔的应用前景，对保障高速铁路隧道运营安全具有重要意义；
发明内容
针对现有技术丶不足之处，提供一种车载隧道空洞检测装置及工作方法，可一次多点检测,解决了隧道空洞检测效率低,耗费时间长等问题,更贴近工程实际应用,其操作简单,自动化程度高,检测面大和效率高,检测后对隧道衬砌的状况判断快速,性价比高。
为实现上述目的，本发明的车载隧道空洞检测装置，它包括轨道车，轨道车的前端设有智能控制系统，后端设有用以提供驱动力的动力系统，轨道车的中部通过升降机设有支撑平台，支撑平台上设有三支用于检测隧道不同位置处空洞的智能机械臂，所述的智能机械臂端部上设有可绕机械臂旋转的电磁锤，电磁锤侧设有激光倾角测量仪，以保证电磁锤敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直，智能机械臂靠近电磁锤处还设置有扩音装置和声波传感器，所述智能控制系统通过手动或自动模式操控轨道车在隧道的地面上铺设的轨道中前进，并控制三支智能机械臂的电磁锤按照预设程序分别敲击隧道内侧的混凝土面，并且通过设置在机械臂上设置的声波传感器收集电磁锤敲击隧道混凝土的声波，从而获得隧道衬砌的结构参数以及隧道健康信息，实现一次多点检测。
进一步，所述智能机械臂为多关节结构，各关节可旋转可伸缩,满足不同断面大小的隧道检测,其包括关节a、机械臂b、机械臂c、关节d、机械臂e和关节f，其中关节a设置在支撑平台上并实现360度旋转，关节a上设有机械臂b，机械臂b的端部与机械臂c之间采用铰接形式，机械臂b与机械臂c之间活动设有升降油缸，并通过升降油缸的伸缩调整机械臂b与机械臂c之间的关节夹角，机械臂c的端部通过关节d链接有机械臂e，机械臂c和关节d之间铰接通过旋转马达调整角度，关节d和机械臂e伸缩连接，机械臂e和关节f之间铰接通过旋转马达调整角度，机械臂端部带动电磁锤对隧道壁进行敲击，通过各个关节的智能协调控制实现对隧道壁的探测。
进一步，三支智能机械臂分别设置在支撑平台的两侧和上方，从而时支智能机械臂通过关节移动从而接触隧道内侧的整个混凝土测试截面。
一种根车载隧道空洞检测装置的工作方法，其步骤为：
将车载隧道空洞检测装置安装在隧道内的轨道上，利用智能控制系统控制升降机调整支撑平台的高度，以使支撑平台的三支智能机械臂接触隧道的内壁；之后通过智能控制系统控制动力系统从而驱动轨道车沿轨道前进，前进速度根据需要设置，随着轨道车的前进，三支能机械臂通过调整个关节使端部的电磁锤按照预设的敲击轨迹不断的调整位置并敲击隧道的混凝土内壁面，敲击后产生的声音通过扩音装置放大后利用进行采集，三支智能机械臂敲击获得的声波信息标号并保存，同时每采集到一个敲击声音后即将参数与预设的阈值参数进行比较，若在声音参数不在预设阈值参数范围内则标注为警报，需要通知人工进行再确认，从而排除隧道内可能的隐患，实现对铁路隧道的无损检测。
进一步，智能机械臂的电磁锤在敲击隧道内壁时通过调节智能机械臂的各个关节以保证敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直。
进一步，所述电磁锤是用于敲击岩壁的装置，敲击力度和频率根据需要可调。
有益效果：
本发明涉及一种车载隧道空洞检测装置，具体涉及一种集行走，升降，旋转，敲击，扩音装置，回声数据采集和智能化的全断面隧道空洞检测装置。
本发明公开了车载式隧道全断面多臂回声检测装置的结构布置,包括车载平台,车上安装有剪刀式升降机，升降平台上又装有3个多功能机械臂,用于检测隧道不同位置处空洞,
机械臂采用多关节设计，各关节可旋转可伸缩,满足不同断面大小的隧道检测,扩音装置和电磁敲击锤安置在机械臂上,可绕机械臂旋转,保证敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直；车上安装有集成电控系统,通过手动或自动模式操控整个运动装置，集成电控系统能自动收集信息并转化成输出结果；本发明研究了隧道衬砌混凝土空洞检测装置,可一次多点检测,解决了隧道空洞检测效率低,耗费时间长等问题,更贴近工程实际应用,本装置具有操作简单,自动化程度高,检测面大和效率高,检测后对隧道衬砌的状况判断快速,性价比高等特点。
附图说明：
图1为本发明车载隧道空洞检测装置在隧道工作结构示意图；
图2为本发明车载隧道空洞检测装置的结构示意图；
图3为本发明车载隧道空洞检测装置的智能机械臂结构示意图。
图中：01-地面，02-轨道，03-车载隧道空洞检测装置，04-隧道；1-轨道车，2-升降机，3-支撑平台，4-智能机械臂，5-动力系统，6-智能控制系统，7-电磁锤，8-扩音装置，9-声波传感器。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，本发明的车载隧道空洞检测装置，它包括轨道车1，轨道车1的前端设有智能控制系统6，后端设有用以提供驱动力的动力系统5，轨道车1的中部通过升降机2设有支撑平台3，支撑平台3上设有三支用于检测隧道不同位置处空洞的智能机械臂4，所述的智能机械臂4端部上设有可绕机械臂旋转的电磁锤7，电磁锤7侧设有激光倾角测量仪，以保证电磁锤7敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直，智能机械臂4靠近电磁锤7处还设置有扩音装置8和声波传感器9，所述智能控制系统6通过手动或自动模式操控轨道车1在隧道04的地面01上铺设的轨道02中前进，并控制三支智能机械臂4的电磁锤7按照预设程序分别敲击隧道04内侧的混凝土面，并且通过设置在机械臂4上设置的声波传感器9收集电磁锤7敲击隧道04混凝土的声波，从而获得隧道04衬砌的结构参数以及隧道健康信息，实现一次多点检测。三支智能机械臂4分别设置在支撑平台3的两侧和上方，从而时支智能机械臂4通过关节移动从而接触隧道04内侧的整个混凝土测试截面。
如图3所示，所述智能机械臂4为多关节结构，各关节可旋转可伸缩,满足不同断面大小的隧道检测,其包括关节a、机械臂b、机械臂c、关节d、机械臂e和关节f，其中关节a设置在支撑平台3上并实现360度旋转，关节a上设有机械臂b，机械臂b的端部与机械臂c之间采用铰接形式，机械臂b与机械臂c之间活动设有升降油缸，并通过升降油缸的伸缩调整机械臂b与机械臂c之间的关节夹角，机械臂c的端部通过关节d链接有机械臂e，机械臂c和关节d之间铰接通过旋转马达调整角度，关节d和机械臂e伸缩连接，机械臂e和关节f之间铰接通过旋转马达调整角度，机械臂4端部带动电磁锤7对隧道壁进行敲击，通过各个关节的智能协调控制实现对隧道壁的探测。
一种车载隧道空洞检测装置的工作方法，其步骤为：将车载隧道空洞检测装置03安装在隧道04内的轨道02上，利用智能控制系统6控制升降机2调整支撑平台3的高度，以使支撑平台3的三支智能机械臂4接触隧道04的内壁；之后通过智能控制系统6控制动力系统5从而驱动轨道车1沿轨道02前进，前进速度根据需要设置，随着轨道车1的前进，三支能机械臂4通过调整个关节使端部的电磁锤7按照预设的敲击轨迹不断的调整位置并敲击隧道04的混凝土内壁面，敲击后产生的声音通过扩音装置8放大后利用9进行采集，三支智能机械臂4敲击获得的声波信息标号并保存，同时每采集到一个敲击声音后即将参数与预设的阈值参数进行比较，若在声音参数不在预设阈值参数范围内则标注为警报，需要通知人工进行再确认，从而排除隧道内可能的隐患，实现对铁路隧道的无损检测。
智能机械臂4的电磁锤7在敲击隧道04内壁时通过调节智能机械臂4的各个关节以保证敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直。所述电磁锤7是用于敲击岩壁的装置，敲击力度和频率根据需要可调。
本发明研究了隧道衬砌混凝土空洞检测装置,可一次多点检测,解决了隧道空洞检测效率低,耗费时间长等问题,更贴近工程实际应用,本装置具有操作简单,自动化程度高,检测面大和效率高,检测后对隧道衬砌的状况判断快速,性价比高等特点。

Claims (5)

1.一种车载隧道空洞检测装置，其特征在于：它包括轨道车（1），轨道车（1）的前端设有智能控制系统（6），后端设有用以提供驱动力的动力系统（5），轨道车（1）的中部通过升降机（2）设有支撑平台（3），支撑平台（3）上设有三支用于检测隧道不同位置处空洞的智能机械臂（4），所述的智能机械臂（4）端部上设有可绕智能机械臂（4）旋转的电磁锤（7），电磁锤（7）侧设有激光倾角测量仪，以保证电磁锤（7）敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直，智能机械臂（4）靠近电磁锤（7）处还设置有扩音装置（8）和声波传感器（9），所述智能控制系统（6）通过手动或自动模式操控轨道车（1）在隧道（04）的地面（01）上铺设的轨道（02）中前进，并控制三支智能机械臂（4）的电磁锤（7）按照预设程序分别敲击隧道（04）内侧的混凝土面，并且通过设置在智能机械臂（4）上设置的声波传感器（9）收集电磁锤（7）敲击隧道（04）混凝土的声波，从而获得隧道（04）衬砌的结构参数以及隧道健康信息，实现一次多点检测；
所述智能机械臂（4）为多关节结构，各关节可旋转可伸缩,满足不同断面大小的隧道检测,其包括关节a、机械臂b、机械臂c、关节d、机械臂e和关节f，其中关节a设置在支撑平台（3）上并实现360度旋转，关节a上设有机械臂b，机械臂b的端部与机械臂c之间采用铰接形式，机械臂b与机械臂c之间活动设有升降油缸，并通过升降油缸的伸缩调整机械臂b与机械臂c之间的关节夹角，机械臂c的端部通过关节d链接有机械臂e，机械臂c和关节d之间铰接通过旋转马达调整角度，关节d和机械臂e伸缩连接，机械臂e和关节f之间铰接通过旋转马达调整角度，智能机械臂（4）端部带动电磁锤（7）对隧道壁进行敲击，通过各个关节的智能协调控制实现对隧道壁的探测。
2.根据权利要求1所述的车载隧道空洞检测装置，其特征在于：三支智能机械臂（4）分别设置在支撑平台（3）的两侧和上方，从而使智能机械臂（4）通过关节移动从而接触隧道（04）内侧的整个混凝土测试截面。
3.一种根据权利要求1所述车载隧道空洞检测装置的工作方法，其特征在于：
将车载隧道空洞检测装置（03）安装在隧道（04）内的轨道（02）上，利用智能控制系统（6）控制升降机（2）调整支撑平台（3）的高度，以使支撑平台（3）的三支智能机械臂（4）接触隧道（04）的内壁；之后通过智能控制系统（6）控制动力系统（5）从而驱动轨道车（1）沿轨道（02）前进，前进速度根据需要设置，随着轨道车（1）的前进，三支智能机械臂（4）通过调整个关节使端部的电磁锤（7）按照预设的敲击轨迹不断的调整位置并敲击隧道（04）的混凝土内壁面，敲击后产生的声音通过扩音装置（8）放大后利用声波传感器（9）进行采集，三支智能机械臂（4）敲击获得的声波信息标号并保存，同时每采集到一个敲击声音后即将参数与预设的阈值参数进行比较，若在声音参数不在预设阈值参数范围内则标注为警报，需要通知人工进行再确认，从而排除隧道内可能的隐患，实现对铁路隧道的无损检测。
4.根据权利要求3所述的工作方法，其特征在于：智能机械臂（4）的电磁锤（7）在敲击隧道（04）内壁时通过调节智能机械臂（4）的各个关节以保证敲击锤轴线与混凝土测试面始终垂直。
5.根据权利要求3所述的工作方法，其特征在于：所述电磁锤（7）是用于敲击岩壁的装置，敲击力度和频率根据需要可调。
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