CN115949865B - 隧道探测设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种隧道探测设备，隧道探测设备包括行走装置、道床探测装置、操作平台、转向云台和拱顶探测装置；行走装置活动连接在轨道上，能够沿着轨道行走；道床探测装置安装在行走装置上，道床探测装置包括第一探测件，第一探测件朝向轨道的道床；操作平台安装在行走装置上，能够随着行走装置沿轨道活动，操作平台位于行走装置的上方；转向云台安装在操作平台上；拱顶探测装置包括第二探测件，第二探测件安装在转向云台上，第二探测件能够随转向云台相对于操作平台活动，第二探测件朝向隧道的拱顶。该设备能够同时对隧道内的多个位置进行病害探测，能够提高隧道病害探测的效率，缩短探测周期。

Description

隧道探测设备

技术领域

本申请涉及物理探测技术领域，尤其涉及一种隧道探测设备。

背景技术

在相关的技术领域中，随着城市经济社会快速发展，城市规模不断扩大，人口流通量急剧增加，地铁等有轨车辆作为城市互城市间公共交通的骨干，在建城市数量及里程规模正不断刷新。地铁隧道自身结构复杂，在长期运营过程中将受到各种因素的影响，诸如地质、地形条件，水文条件，气候条件等，最终导致在使用过程中出现各种各样的病害，对地铁安全运营造成威胁。隧道结构探测近年来已经陆续开始进行，其中拱顶、道床是隧道结构探测重要部分。

但是，在既有地铁隧道结构探测的前提条件，是地铁交通工具处于停运状态。由于地铁停运时间较短，传统人工探测方法拱顶、道床探测需要分别进行，作业效率低，探测周期长。

发明内容

本申请实施例提供一种隧道探测设备，其能够同时对隧道内的多个位置进行病害探测，能够提高隧道病害探测的效率，缩短探测周期。

第一方面，本申请实施例提供了一种隧道探测设备，所述隧道探测设备包括行走装置、道床探测装置、操作平台、转向云台和拱顶探测装置；行走装置活动连接在轨道上，能够沿着所述轨道行走；道床探测装置安装在所述行走装置上，所述道床探测装置包括第一探测件，所述第一探测件朝向所述轨道的道床；操作平台安装在所述行走装置上，能够随着所述行走装置沿所述轨道活动，所述操作平台位于所述行走装置的上方；转向云台安装在所述操作平台上；拱顶探测装置包括第二探测件，所述第二探测件安装在所述转向云台上，所述第二探测件能够随所述转向云台相对于所述操作平台活动，所述第二探测件朝向隧道的拱顶。

在一些实施例中，所述行走装置包括底盘、轨道轮、驱动件、控制组件，底盘为方形框架；轨道轮设置有四个，分别安装在所述底盘的四个角部位置，所述轨道轮上设置有与所述轨道相适配的限位棱；驱动件设置有至少一个，所述驱动件与所述轨道轮连接，所述驱动件能够带动所述轨道轮转动；控制组件与所述驱动件电连接，所述控制组件包括电连接的供电电源和控制单元；其中，所述供电电源和所述控制单元均安装在所述底盘上，或者，所述供电电源和所述控制单元均安装在所述操作平台上，或者，所述供电电源和所述控制单元中的一者安装在所述底盘上，所述供电电源和所述控制单元中的另一者安装在所述操作平台上。

在一些实施例中，所述操作平台上安装有多个所述转向云台，每个所述转向云台上均安装有一个所述第二探测件，不同的所述第二探测件朝向所述拱顶的不同位置。

在一些实施例中，所述转向云台包括固定架、调节装置、连接组件，固定架固定连接在所述操作平台上；调节装置安装在所述固定架上；连接组件与所述调节装置连接，所述第二探测件安装在所述连接组件上；所述调节装置能够调节所述连接组件的位置，以调节所述第二探测件的位置及朝向。

在一些实施例中，所述固定架为连接柱，所述连接柱的第一端固定连接在所述操作平台上；所述调节装置安装在所述固定架的第二端，所述调节装置包括水平调节机构、角度调节机构和倾斜转动机构，所述水平调节机构的固定端与所述固定架连接，所述角度调节机构的固定端安装在所述水平调节机构的活动端，所述倾斜转动机构的固定端安装在所述角度调节机构的活动端，所述连接组件安装在所述倾斜转动机构的活动端；

所述连接组件的水平位置通过所述水平调节机构调节；所述连接组件的相对于水平面的倾斜角度通过所述角度调节机构调节；所述连接组件相对于转动轴线的转动角度通过所述倾斜转动机构调节。

在一些实施例中，所述水平调节机构包括第一驱动件、第一传动组件和水平调节件，第一驱动件安装在所述固定架上；第一传动组件与所述第一驱动件连接；水平调节件与所述第一传动组件活动连接，所述第一驱动件能够为所述第一传动组件提供动力，所述第一传动组件能够带动所述水平调节件在其所在的横向平面内转动，并间接带动所述连接组件横向转动；

所述角度调节机构包括第二驱动件、第二传动组件和角度调节件，第二驱动件安装在所述水平调节件上，能够随所述水平调节件活动；第二传动组件与所述第二驱动件连接；角度调节件与所述第二传动组件活动连接，所述第二驱动件能够为所述第二传动组件提供动力，所述第二传动组件能够带动所述角度调节件在其所在的竖向平面内转动，并间接带动所述连接组件竖向转动；

所述倾斜转动机构包括第三驱动件、第三传动组件和倾斜转动件，第三驱动件安装在所述角度调节件上；第三传动组件与所述第三驱动件连接；倾斜转动件与所述第三传动组件活动连接，所述倾斜转动件与所述连接组件固定连接，所述连接组件与所述角度调节件转动连接并具有转动轴线，所述第三驱动件能够为所述第三传动组件提供动力，所述第三传动组件能够带动所述倾斜转动件沿所述转动轴线转动，所述连接组件随所述倾斜转动件沿所述转动轴线转动。

在一些实施例中，所述连接组件包括安装架、连接横杆和机械手，安装架安装在所述调节装置上；连接横杆一端固定连接在所述安装架上，另一端为自由端；机械手安装在所述连接横杆的自由端，所述机械手能够抓握所述第二探测件。

在一些实施例中，所述操作平台包括支撑架和平台主体，支撑架的底部与所述底盘连接；平台主体设置在所述支撑架顶部；其中，所述支撑架包括至少一个立柱，所述立柱的第一端固定连接在所述底盘上，所述立柱的第二端固定连接在所述平台主体上。

在一些实施例中，所述支撑架包括具有四个所述立柱的支撑组件以及具有多个加强杆的加强组件，所述立柱的第一端固定连接在所述底盘的角部位置，每个所述立柱对应所述底盘的一个角部位置；所述平台主体为方形板状结构，所述立柱的第二端固定连接在所述平台主体的角部位置，每个所述立柱对应所述平台主体的一个角部位置；所述加强杆的两端分别连接在不同的所述立柱上。

在一些实施例中，所述支撑组件包括第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述加强组件包括六个加强杆，六个所述加强杆分别为第一加强杆、第二加强杆、第三加强杆、第四加强杆、第五加强杆和第六加强杆；

所述第一立柱和所述第二立柱通过所述第一加强杆连接，所述第二立柱和所述第三立柱通过所述第二加强杆连接，所述第三立柱和所述第四立柱通过所述第三加强杆连接，所述第四立柱和所述第一立柱通过所述第四加强杆连接；

所述第五加强杆和所述第六加强杆合并成横向剪刀撑，所述横向剪刀撑具有四个端部，且四个所述端部分别连接在四个所述立柱上。

基于本申请上述的实施例，行走装置能够带动整个隧道探测设备沿轨道行走，道床探测装置用于对道床进行的探测病害工作，拱顶探测装置用于对拱顶进行的探测病害工作。安装在所述行走装置上的道床探测装置可以在行走装置的行走过程中，对沿途上轨道的道床进行病害探测工作，具体可以通过所述道床探测装置的第一探测件进行探测，所述第一探测件朝向所述轨道的道床，第一探测件可以包括第一信号发射结构和第一信号接收结构，可以通过信号收发过程中信号的变化来探测道床上的裂纹、裂缝等病害；操作平台用于安装和承载转向云台，操作平台具体可以安装在所述行走装置上，操作平台能够随着所述行走装置沿所述轨道活动，进而可以带动转向云台沿轨道活动；拱顶探测装置可以对拱顶进行的探测病害工作包括第二探测件，具体可以通过所述道床探测装置的第一探测件进行探测，所述第一探测件朝向所述轨道的道床，第一探测件可以包括第一信号发射结构和第一信号接收结构，可以通过信号收发过程中信号的变化来探测道床上的裂缝、空洞、平整度低、部分缺失等病害；所述第二探测件安装在所述转向云台上，所述第二探测件能够随所述转向云台相对于所述操作平台在一定空间区域内活动，所述第二探测件朝向隧道的拱顶，具体朝向拱顶需要病害探测的区域。通过本申请上的道床探测装置和拱顶探测装置可以对隧道的不同区域或不同位置同时进行病害探测，可以提高探测效率，节省探测时间，降低检测成本，提高相关人员的安全。本申请的实施例能够同时对隧道内的多个位置进行病害探测，能够提高隧道病害探测的效率，缩短探测周期。

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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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为本申请一实施例中的隧道探测设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例中的隧道探测设备在图1中A处的局部放大示意图；

图3为本申请一实施例中的隧道探测设备在图1中B处的局部放大示意图；

图4为本申请一实施例中的隧道探测设备安装道床探测装置和拱顶探测装置后的结构示意图；

图5为本申请一实施例中的隧道探测设备的操作平台上设置有三个转向云台时的结构示意图；

图6为本申请一实施例中转向云台在第一个视角下的结构示意图；

图7为本申请一实施例中图6中C处显示水平调节机构的局部放大示意图；

图8为本申请一实施例中转向云台在第二个视角下的结构示意图；

图9为本申请一实施例中图8中D处显示水平调节机构的局部放大示意图；

图10为本申请一实施例中转向云台在第三个视角下的结构示意图；

图11为本申请一实施例中图10中E处显示水平调节机构的局部放大示意图；

图12为本申请一实施例中的隧道探测设备的各部件控制连接时的框架示意图；

附图标记说明：

100、行走装置；110、底盘；120、轨道轮；121、限位棱；130、驱动结构；140、控制组件；141、供电电源；142、控制单元；200、道床探测装置；210、第一探测件；300、操作平台；310、支撑架；311、支撑组件；3111、第一立柱；3112、第二立柱；3113、第三立柱；3114、第四立柱；312、加强组件；3121、第一加强杆；3122、第二加强杆；3123、第三加强杆；3124、第四加强杆；3125、第五加强杆；3126、第六加强杆；3127、横向剪刀撑；320、平台主体；330、连接件；400、转向云台；410、固定架；420、调节装置；421、水平调节机构；4211、第一驱动件；4212、第一传动组件；4213、水平调节件；422、角度调节机构；4221、第二驱动件；4222、第二传动组件；4223、角度调节件；423、倾斜转动机构；4231、第三驱动件；4232、第一传动组件；4233、倾斜转动件；430、连接组件；431、安装架；432、连接横杆；433、机械手；434、驱动系统；500、拱顶探测装置；510、第二探测件；600、编码器；700、控制终端。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了解决上述技术问题，请参照图1至图12所示，本申请的第一方面提出了一种隧道探测设备，能够同时对隧道内的多个位置进行病害探测，能够提高隧道病害探测的效率，缩短探测周期。

参照图1至图12，在本申请的一些实施例中，隧道探测设备包括行走装置100、道床探测装置200、操作平台300、转向云台400和拱顶探测装置500；行走装置100活动连接在轨道上，能够沿着轨道行走；道床探测装置200安装在行走装置100上，道床探测装置200包括第一探测件210，第一探测件210朝向轨道的道床；操作平台300安装在行走装置100上，能够随着行走装置100沿轨道活动，操作平台300位于行走装置100的上方；转向云台400安装在操作平台300上；拱顶探测装置500包括第二探测件510，第二探测件510安装在转向云台400上，第二探测件510能够随转向云台400相对于操作平台300活动，第二探测件510朝向隧道的拱顶。

基于本申请上述的实施例，行走装置100能够带动整个隧道探测设备沿轨道行走，道床探测装置200用于对道床进行的探测病害工作，拱顶探测装置500用于对拱顶进行的探测病害工作。安装在行走装置100上的道床探测装置200可以在行走装置100的行走过程中，对沿途上轨道的道床进行病害探测工作，具体可以通过道床探测装置200的第一探测件210进行探测，第一探测件210朝向轨道的道床，第一探测件210可以包括第一信号发射结构和第一信号接收结构，可以通过信号收发过程中信号的变化来探测道床上的裂纹、裂缝等病害；操作平台300用于安装和承载转向云台400，操作平台300具体可以安装在行走装置100上，操作平台300能够随着行走装置100沿轨道活动，进而可以带动转向云台400沿轨道活动；拱顶探测装置500可以对拱顶进行的探测病害工作包括第二探测件510，具体可以通过道床探测装置200的第一探测件210进行探测，第一探测件210朝向轨道的道床，第一探测件210可以包括第一信号发射结构和第一信号接收结构，可以通过信号收发过程中信号的变化来探测道床上的裂缝、空洞、平整度低、部分缺失等病害；第二探测件510安装在转向云台400上，第二探测件510能够随转向云台400相对于操作平台300在一定空间区域内活动，第二探测件510朝向隧道的拱顶，具体朝向拱顶需要病害探测的区域。通过本申请上的道床探测装置200和拱顶探测装置500可以对隧道的不同区域或不同位置同时进行病害探测，可以提高探测效率，节省探测时间，降低检测成本，提高相关人员的安全。本申请的实施例能够同时对隧道内的多个位置进行病害探测，能够提高隧道病害探测的效率，缩短探测周期。

需要说明的是，可以在操作平台300上安装不止一个转向云台400，每个转向云台400上可以均安装一个拱顶探测装置500的第二探测件510，可以同时设置多个拱顶探测装置500，或者设置一个具有多个第二探测件510的拱顶探测装置500。

需要说明的是，地铁等有轨车辆的隧道自身结构复杂，在长期运营过程中将受到各种因素的影响，诸如地质、地形条件、水文条件、气候条件等，最终导致在使用过程中出现各种各样的病害，对地铁安全运营造成威胁。病害不限于上述裂缝、空洞、平整度低、部分缺失，只要是对车辆行驶有影响的病害都需要进行探测并记录，以方便后续的病害排除。

需要说明的是，本申请的道床探测装置200和拱顶探测装置500可以设置为超声波探测器、雷达探测器、红外探测器等中一种，道床探测装置200和拱顶探测装置500可以采用相同类型的探测器，也可以采用不同类型的探测器，具体根据需要设置，且类型不限于上述三种。以雷达探测器为例，道床探测装置200和拱顶探测装置500均可以设置为地质雷达，道床探测装置200为第一地质雷达，拱顶探测装置500为第二地质雷达。第一地质雷达对应的第一探测件210为第一雷达天线，第一雷达天线朝向轨道的道床，用于对道床进行的探测病害工作；第二地质雷达对应的第二探测件510为第二雷达天线，第二雷达天线朝向隧道的拱顶，用于对拱顶进行的探测病害工作。

需要说明的是，道床探测装置200和拱顶探测装置500可以设置为地质雷达，其中，地质雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）是一种利用高频电磁波技术探测地下物体的电子设备。地质雷达利用超高频电磁波探测地下介质分布，它的基本原理是:发射机通过发射天线发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为0.1 ns的脉冲电磁波讯号。当这一讯号在岩层中遇到探测目标时，会产生一个反射讯号。直达讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机，放大后由示波器显示出来。根据示波器有无反射汛号，可以判断有无被测目标;根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速，可以大致计算出探测目标的距离，该被测目标如裂缝、空洞、平整度低、部分缺失等病害。由于地质雷达的探测是利用超高频电磁波，使得其探测能力优于例如管线探测仪等使用普通电磁波的探测类仪器，所以地质雷达通常广泛用于考古、基础深度确定、冰川、地下水污染、矿产勘探、潜水面、溶洞、地下管缆探测、分层、地下埋设物探察、公路地基和铺层、钢筋结构、水泥结构、无损探伤等探测。

在本申请的一些实施例中，行走装置100包括底盘110、轨道轮120、驱动结构130及控制组件140，底盘110为方形框架；轨道轮120设置有四个，分别安装在底盘110的四个角部位置，轨道轮120上设置有与轨道相适配的限位棱121；驱动结构130设置有至少一个，驱动结构130与轨道轮120连接，驱动结构130能够带动轨道轮120转动；控制组件140与驱动结构130电连接，控制组件140包括电连接的供电电源141和控制单元142；其中，供电电源141和控制单元142均安装在底盘110上，或者，供电电源141和控制单元142均安装在操作平台300上，或者，供电电源141和控制单元142中的一者安装在底盘110上，供电电源141和控制单元142中的另一者安装在操作平台300上。

基于本申请上述的实施例，底盘110是行走装置100的承载主体，道床探测装置200可以安装在底盘110上，轨道轮120安装在底盘110的侧边或者底盘110的下方；驱动结构130安装在底盘110上并与轨道轮120连接，用于驱动轨道轮120，控制组件140可以对驱动结构130以及上述两个探测装置（道床探测装置200和拱顶探测装置500）进行控制，底盘110具体可以为方形框架，也可以设置方形钢板，或者方形框架和钢板的组合；轨道轮120可以设置有四个，并分别安装在底盘110的四个角部位置，可以在轨道轮120上设置与轨道相适配的限位棱121，限位棱121可以降低轨道轮120脱轨的风险，每个轨道轮120上可以设置一个限位棱121，也可以设置两个限位棱121并形成限位槽，轨道可以通过卡在限位槽的方式，进一步降低轨道轮120脱轨的风险；驱动结构130设置有至少一个，驱动结构130与轨道轮120连接，驱动结构130能够带动轨道轮120转动，也可以设置两个驱动结构130，两个驱动结构130可以同步驱动对应的轨道轮120，或者可以设置四个驱动结构130，每个轨道轮120对应连接有一个驱动结构130；控制组件140与驱动结构130电连接，控制组件140包括电连接的供电电源141和控制单元142；供电电源141能够对整个隧道探测设备提供电能，控制单元142可以对隧道探测设备的其他能够控制的器件进行控制，比如控制驱动结构130，控制道床探测装置200和拱顶探测装置500，控制转向云台400，控制连接组件430等。上述的驱动结构130可以为驱动电机，驱动电机具体类型根据需要设置，比如可以为步进电机等。

需要说明的是，控制驱动结构130是通过控制单元142对驱动结构130启停及转速进行控制；控制道床探测装置200和拱顶探测装置500是通过控制单元142对道床探测装置200和拱顶探测装置500启闭进行控，控制单元142能够对道床探测装置200和拱顶探测装置500同时控制，也可以进行单独控制道床探测装置200和拱顶探测装置500中一个；控制转向云台400是对转向云台400中的调节装置420进行控制，具体是通过控制单元142控制水平调节机构421、角度调节机构422和倾斜转动机构423中的至少一个；控制连接组件430是指通过控制单元142对连接组件430中的机械手433进行控制，机械手433具体驱动系统434控制，驱动系统434可以为电驱动、气压驱动或者液压驱动。

需要说明的是，供电电源141和控制单元142的安装位置根据需要设置，具体地，供电电源141和控制单元142均安装在底盘110上，供电电源141和控制单元142可以安装在底盘110的同侧或者相对的两侧，也可以将供电电源141和控制单元142安装在底盘110相邻的两侧；也可以将供电电源141和控制单元142均安装在操作平台300上，控制单元142可以通过导线连接到驱动件上，也可以通过无线控制的方式控制驱动件，此时驱动件连接有独立的电源，控制单元142和驱动件均设置有无线信号收发器；也可以将供电电源141和控制单元142中的一者安装在底盘110上，供电电源141和控制单元142中的另一者安装在操作平台300上，此时可以将供电电源141安装在底盘110上，控制单元142安装在操作平台300上，也可以将供电电源141安装在操作平台300上，控制单元142安装在底盘110上。

需要说明的是，可以在供电电源141及控制单元142外部设有电磁隔离罩，以防止因电磁干扰而造成探测误差。

在本申请的一些实施例中，操作平台300上安装有多个转向云台400，每个转向云台400上均安装有一个第二探测件510，不同的第二探测件510朝向拱顶的不同位置。

基于本申请上述的实施例，上述结构中可以在操作平台300上安装有多个转向云台400，也就是说转向云台400不限于上述的设置是一个，也可以根据需要设置至少两个，转向云台400具体可以设置两个、三个、四个、五个等，附图中以一个以及三个进行示例性的说明。每个转向云台400上均安装有一个第二探测件510，不同的第二探测件510朝向拱顶的不同位置。每个第二探测件510可以对应设置一个拱顶探测装置500，或者设置一个具有多个第二探测件510的拱顶探测装置500。

在本申请的一些实施例中，转向云台400包括固定架410、调节装置420、连接组件430，固定架410固定连接在操作平台300上；调节装置420安装在固定架410上；连接组件430与调节装置420连接，第二探测件510安装在连接组件430上；调节装置420能够调节连接组件430的位置，以调节第二探测件510的位置及朝向。

基于本申请上述的实施例，固定架410用于支撑调节装置420和连接组件430，固定架410具体固定连接在操作平台300上；调节装置420安装在固定架410上，调节装置420可以对连接组件430位置、朝向、转向等参数进行调节；第二探测件510安装在连接组件430上。第二探测件510可以随着连接组件430在一定空间区域内活动，第二探测件510设置在连接组件430的端部，上述的空间区域为连接组件430的端部活动区域；调节装置420能够通过调节连接组件430的位置的方式，间接调节第二探测件510的位置及朝向。

在本申请的一些实施例中，固定架410为连接柱，连接柱的第一端固定连接在操作平台300上；调节装置420安装在固定架410的第二端，调节装置420包括水平调节机构421、角度调节机构422和倾斜转动机构423，水平调节机构421的固定端与固定架410连接，角度调节机构422的固定端安装在水平调节机构421的活动端，倾斜转动机构423的固定端安装在角度调节机构422的活动端，连接组件430安装在倾斜转动机构423的活动端；

连接组件430的水平位置通过水平调节机构421调节；连接组件430的相对于水平面的倾斜角度通过角度调节机构422调节；连接组件430相对于转动轴线的转动角度通过倾斜转动机构423调节。

基于本申请上述的实施例，连接柱可以为圆柱形柱状结构，也可以为棱柱形柱状结构，或者多种形状组合后的柱状结构。连接柱的第一端固定连接在操作平台300上，具体可以通过螺栓等固定件进行连接，操作平台300上设置有对应的连接孔，连接柱的第一端可以设置法兰盘结构，以提高连接稳定性；调节装置420安装在固定架410的第二端，固定件的第二端也可以通过对应的法兰盘结构来提高与调节装置420的连接稳定性。调节装置420包括依次连接水平调节机构421、角度调节机构422和倾斜转动机构423，连接组件430的水平位置通过水平调节机构421调节，水平调节机构421具体可以通过调节角度调节机构422的水平位置来间接调节连接组件430的水平位置；连接组件430的相对于水平面的倾斜角度通过角度调节机构422调节，水平调节机构421具体可以通过调节倾斜转动机构423相对于水平面的倾斜角度来间接调节连接组件430相对于水平面的倾斜角度；连接组件430相对于转动轴线的转动角度通过倾斜转动机构423调节，上述转动轴线并不是连接组件430自身的转动轴线，具体可以为倾斜转动机构423与连接组件430相对转动的转动轴线。

在本申请的一些实施例中，水平调节机构421包括第一驱动件4211、第一传动组件4212和水平调节件4213，第一驱动件4211安装在固定架410上；第一传动组件4212与第一驱动件4211连接；水平调节件4213与第一传动组件4212活动连接，第一驱动件4211能够为第一传动组件4212提供动力，第一传动组件4212能够带动水平调节件4213在其所在的横向平面（可以为水平面或者趋于水平面的平面）内转动，并间接带动连接组件430横向转动；第一驱动件4211可以驱动第一传动组件4212传动，第一驱动件4211可以连接在控制单元142上，并通过控制单元142进行控制。第一传动组件4212可以带动水平调节件4213在水平调节件4213所在的平面上活动，具体可以将第一传动组件4212设置为第一齿轮传动组件，第一齿轮传动组件包括第一驱动齿轮和设置在水平调节件4213上的第一弧形齿条，第一驱动齿轮与第一弧形齿条相捏合。水平调节件4213可以为水平设置的板状结构，水平调节件4213上可以开设有第一啮合槽，第一弧形齿条设置在第一啮合槽内，或者将第一弧形齿条设置在水平调节件4213的边缘位置，或者将第一弧形齿条设置在水平调节件4213的表面，固定架410上方可以设置转盘结构，水平调节件4213可以为转盘的一部分，或者可以将水平调节件4213转动连接在转盘上，也就是说水平调节件4213自身有一个转动中心，在第一驱动齿轮和第一弧形齿条的配合下，可以沿转动中心转动，第一驱动件4211对第一驱动齿轮的驱动，可以改变第一驱动齿轮和第一弧形齿条的配合位置，进而实现水平调节机构421的水平调节。角度调节机构422和倾斜转动机构423直接或间接的连接在水平调节件4213上，这样可以使角度调节机构422、倾斜转动机构423以及安装在倾斜转动机构423的连接组件430能够随着水平调节件4213的活动而活动，实现连接组件430的水平方向的横向转动，以使连接组件430可以水平调节。

角度调节机构422包括第二驱动件4221、第二传动组件4222和角度调节件4223，第二驱动件4221安装在水平调节件4213上，能够随水平调节件4213活动；第二传动组件4222与第二驱动件4221连接；角度调节件4223与第二传动组件4222活动连接，第二驱动件4221能够为第二传动组件4222提供动力，第二传动组件4222能够带动角度调节件4223在其所在的竖向平面内转动，并间接带动连接组件430竖向转动；第二驱动件4221可以驱动第二传动组件4222传动，第二驱动件4221可以连接在控制单元142上，并通过控制单元142进行控制。第二传动组件4222可以带动角度调节件4223在竖向平面内转动，具体可以将第二传动组件4222设置为第二齿轮传动组件，第二齿轮传动组件包括第二驱动齿轮和设置在角度调节件4223上的第二弧形齿条，第二驱动齿轮与第二弧形齿条相啮合。角度调节件4223可以为竖直设置的板状结构，角度调节件4223上可以开设有第二啮合槽，第二弧形齿条设置在第二啮合槽内，或者将第二弧形齿条设置在角度调节件4223的边缘位置，或者将第二弧形齿条设置在角度调节件4223的表面，水平调节件4213上可以设置有角度调节件，可以将角度调节件4223转动连接在角度调节件上，也就是说角度调节件4223自身有一个转动中心，在第二驱动齿轮和第二弧形齿条的配合下，可以沿转动中心转动，第二驱动件4221对第二驱动齿轮的驱动，可以改变第二驱动齿轮和第二弧形齿条的配合位置，进而实现角度调节机构422的角度调节。倾斜转动机构423连接在角度调节件4223上，这样可以使倾斜转动机构423以及安装在倾斜转动机构423的连接组件430能够随着角度调节件4223的活动而活动，实现连接组件430在竖向平面内转动，以使连接组件430可以进行竖直角度调节。

倾斜转动机构423包括第三驱动件4231、第三传动组件4232和倾斜转动件4233，第三驱动件4231安装在角度调节件4223上；第三传动组件4232与第三驱动件4231连接；倾斜转动件4233与第三传动组件4232活动连接，倾斜转动件4233与连接组件430固定连接，连接组件430与角度调节件转动连接并具有转动轴线，第三驱动件4231能够为第三传动组件提供动力，第三传动组件能够带动倾斜转动件4233沿转动轴线转动，连接组件430随倾斜转动件4233沿转动轴线转动。第三驱动件4231可以驱动第三传动组件4232传动，第三驱动件4231可以连接在控制单元142上，并通过控制单元142进行控制。第三传动组件4232可以带动倾斜转动件4233转动，由于倾斜转动件4233与连接组件430固定连接，且连接组件430与角度调节件4223转动连接，倾斜转动件4233的转动可以带动连接组件430相对于角度调节件4223转动。可以将第三传动组件4232设置为第三齿轮传动组件，第三齿轮传动组件包括第三驱动齿轮和设置在倾斜转动件4233上的第三弧形齿条，第三驱动齿轮与第三弧形齿条相捏合。倾斜转动件4233可以为倾斜设置的板状结构，倾斜转动件4233上可以开设有第三啮合槽，第三弧形齿条设置在第三啮合槽内，或者将第三弧形齿条设置在倾斜转动件4233的边缘位置，或者将第三弧形齿条设置在倾斜转动件4233的表面，水平调节件4213上可以设置有角度调节件，可以将倾斜转动件4233转动连接在角度调节件上，也就是说倾斜转动件4233自身有一个转动中心，此处的转动中心对应上述的转动轴线，在第三驱动齿轮和第三弧形齿条的配合下，可以沿转动中心转动，第三驱动件4231对第三驱动齿轮的驱动，可以改变第三驱动齿轮和第三弧形齿条的配合位置，进而实现角度调节机构422的角度调节。倾斜转动机构423连接在倾斜转动件4233上，这样可以使连接组件430能够随着倾斜转动件4233的转动而转动，实现连接组件430的转动，以使连接组件430可以带动连接组件430相对于角度调节件4223转动。

需要说明的是，上述的第一驱动件4211、第二驱动件4221和第三驱动件4231可以设置为电驱动装置，具体可以为电机，电机的类型及大小根据需要设置。也可以将第一驱动件4211、第二驱动件4221和第三驱动件4231设置为液压驱动装置或者气压驱动装置。

需要说明的是，上述的第一传动组件4212、第二传动组件4222和第三传动组件4232不限于设置为齿轮传动组件，还可以根据需要设置为涡轮蜗杆组件、连杆组件、行星轮组件、丝杠螺母组件等，在上述三个传动组件设置为其他类型时，对应的驱动件需要进行适应性的变形，以适配对应的传动方式，比如连杆组件可以配合气压缸、液压缸等伸缩件来驱动，或者采用电机和丝杠螺母的组件来驱动。以连杆组件为例，此时的连杆组件通过伸缩件来驱动，第一传动组件4212连接在第一伸缩件上，第二传动组件4222连接在第二伸缩件上，第一传动组件4232连接在第三伸缩件上，第一传动组件4212可以为第一连杆组件，第一连杆组件包括第一连杆，第一连杆的第一端转动连接于第一伸缩件，第一连杆的第二端转动连接在水平调节件上4213，第一伸缩件能够为第一连杆提供动力，第一连杆能够带动水平调节件4213在其所在的横向平面内转动，并间接带动连接组件430横向转动；第二传动组件4222和第三传动组件4232的设置方式类似，这里不再赘述，只要可以实现本申请上述的活动方式即可。

在本申请的一些实施例中，连接组件430包括安装架431、连接横杆432和机械手433，安装架431安装在调节装置420上；连接横杆432一端固定连接在安装架431上，另一端为自由端；机械手433安装在连接横杆432的自由端，机械手433能够抓握第二探测件510。

基于本申请上述的实施例，安装架431用于连接调节装置420，具体固定连接在倾斜转动件4233上，且转动连接于角度调节件4223，安装架431能够承载连接横杆432，机械手433安装在连接横杆432背离安装架431的一侧，机械手433能够抓握第二探测件510。机械手433能够随调节装置420的调节而活动，进而带动第二探测件510活动。

需要说明的是，连接组件430可以设置有独立的驱动系统434，驱动系统434与机械手433连接，可以通过驱动系统434来实现机械手433的抓举功能。驱动系统434可以为液压系统、气压系统或者可以设置为电动控制系统。

需要说明的是，安装架431可以为表面较为平整的板状结构，倾斜转动件4233与安装架431所在的平面相交，优选为相互垂直。连接横杆432可以为截面为圆形的杆状结构，也可以为截面为多边形、扇形等形状的杆状结构，连接横杆432可以为等截面的杆状结构，也可以为截面渐变的杆状结构。连接横杆432可以为直杆，也可以为弯曲杆，或者为弧形杆，连接横杆432或者可以为多个直杆拼接后的组合杆，比如两个直杆拼接成的L形杆状结构，三个直杆拼接成的Z形杆状结构等。

需要说明的是，安装架431上设置有固定组件连接横杆432的一端通过固定组件连接在安装架431上，固定组件可以为箍紧组件，箍紧组件包括固定座以及与固定座可拆卸连接的箍紧件，固定座固定在安装架431上，固定座上方具有与连接横杆432外周面形状相适配的第一半箍槽，箍紧件上具有与连接横杆432外周面形状相适配的第二半箍槽，第一半箍槽和第二半箍槽在箍紧件安装在固定座后能够压紧连接横杆432。可以根据需要在安装架431上固定间隔设置的至少两个箍紧组件，以提高对连接横杆432的连接稳定性。

在本申请的一些实施例中，操作平台300包括支撑架310和平台主体320，支撑架310的底部与底盘110连接；平台主体320设置在支撑架310顶部；其中，支撑架310包括至少一个立柱，立柱的第一端固定连接在底盘110上，立柱的第二端固定连接在平台主体320上。

基于本申请上述的实施例，支撑架310用于支撑平台主体320，支撑架310的底部与底盘110连接，支撑架310能够随着底盘110在轨道轮120的带动下沿轨道移动；平台主体320设置在支撑架310顶部，平台主体320用于安装转向云台400或者其他部件，也可以让工作人员站立或者乘坐在平台主体320上；可以通过至少一个立柱将平台主体320支撑在底盘110上方。

在本申请的一些实施例中，支撑架310包括具有四个立柱的支撑组件311以及具有多个加强杆的加强组件312，立柱的第一端固定连接在底盘110的角部位置，每个立柱对应底盘110的一个角部位置；平台主体320为方形板状结构，立柱的第二端固定连接在平台主体320的角部位置，每个立柱对应平台主体320的一个角部位置；加强杆的两端分别连接在不同的立柱上。

基于本申请上述的实施例，具有四个立柱的支撑组件311可以使支撑架310对平台主体320的支撑更加稳定可靠，具有多个加强杆的加强组件312可以提高支撑组件311的稳定性和强度，上述立柱的第一端不限于固定连接在底盘110的角部位置，也可以根据需要采用其他固定方式；平台主体320可以设置为上述的方形板状结构，也可以根据需要将平台主体320设置为其他形状，比如椭圆形、圆形、六边形等，在平台主体320的形状改变后，立柱的固定方位需进行适应性改变；加强杆的两端分别连接在不同的立柱上，以提高两个不同立柱之间的联系，提高支撑组件311整体的强度和稳定性。

在本申请的一些实施例中，支撑组件311包括第一立柱3111、第二立柱3112、第三立柱3113和第四立柱3114，加强组件312包括六个加强杆，六个加强杆分别为第一加强杆3121、第二加强杆3122、第三加强杆3123、第四加强杆3124、第五加强杆3125和第六加强杆3126；第一立柱3111和第二立柱3112通过第一加强杆3121连接，第二立柱3112和第三立柱3113通过第二加强杆3122连接，第三立柱3113和第四立柱3114通过第三加强杆3123连接，第四立柱3114和第一立柱3111通过第四加强杆3124连接；第五加强杆3125和第六加强杆3126合并成横向剪刀撑3127，横向剪刀撑3127具有四个端部，且四个端部分别连接在四个立柱上。支撑组件311中的各部件可以通过连接件330连接，以提高连接稳定性。

基于本申请上述的实施例，上述结构介绍了支撑组件311和加强组件312的具体连接方式，上述的连接方式与附图中支撑架310的结构相同。本申请中的附图仅为支撑架310结构的示例性描述，本申请的支撑架310也可以采用其他方式组成，比如，支撑组件311包括一个较粗的立柱，此时可以不设置加强组件312；或者支撑组件311设置有五个立柱，在原有的第一立柱3111、第二立柱3112、第三立柱3113和第四立柱3114之间加设一个立柱。加强组件312也不限于上述的六个加强杆，可以适当增减加强杆数量。横向剪刀撑3127可以进一步加强支撑架310。

需要说明的是，本申请的四个轨道轮120可以分为两个前轮和两个后轮，转动连接前轮的转动轴为前轴，转动连接后轮的转动轴为后轴，前轴或后轴中至少一者可以设置为一个同时连接两个轨道轮120的长轴，也可以设置为包括两个间隔设置的短轴，每个短轴分别连接一个轨道轮120。

需要说明的是，本申请的底盘110上还设置有编码器600，编码器600可以与驱动结构130连接，以方便记录隧道探测设备的行驶距离，编码器600在本申请中属于辅助设备，可以在探测隧道的道床及拱顶时，为道床探测装置200和拱顶探测装置500提供数据源。编码器600可以安装在驱动结构130（可以为驱动电机）转轴上，编码器600是固定设置的，在隧道探测设备上不能偏移。

本申请的隧道探测设备在用于运营地铁隧道时，可同步开展拱顶多条测线及道床的病害探测，减少人工探测存在的高空作业坠落风险，安装简便，模块式设计，减少隧道探测设备空间使用率。

本申请中隧道探测设备的程序控制步骤可以包括：

步骤一：控制单元142送出发信号到水平调节机构421、角度调节机构422及倾斜转动机构423以调整转向云台400形态；

步骤二：控制单元142发送出发信号到驱动系统434，确定机械手433是否已经握紧第二探测件510；如果不符合设定的确认模式，继续调整，如果符合设定的确认模式，进入步骤三。

步骤三：控制单元142发射触发信号到驱动结构130，轨道轮120转动带动编码器600发送电子脉冲数至道床探测装置200的雷达主机、拱顶探测装置500的雷达主机，开始现场探测。

步骤四：控制单元142进行下轮发送指令流程。

本申请的隧道探测设备还可以包括控制终端700，控制终端700可以为安装在操作平台300上的电脑，也可以为方便工作人员移动的便携式终端，具体可以为遥控器、手机、平板电脑等。可通过控制终端700与控制单元142进行交互，控制终端700可以与控制单元142有线连接或者无线连接，采用无线连接时，可以为蓝牙连接或者采用其他无线连接方式。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道探测设备，其特征在于，所述隧道探测设备包括：

行走装置，活动连接在轨道上，能够沿着所述轨道行走；

道床探测装置，安装在所述行走装置上，所述道床探测装置包括第一探测件，所述第一探测件朝向所述轨道的道床；

操作平台，安装在所述行走装置上，能够随着所述行走装置沿所述轨道活动，所述操作平台位于所述行走装置的上方；

转向云台，安装在所述操作平台上；

拱顶探测装置，包括第二探测件，所述第二探测件安装在所述转向云台上，所述第二探测件能够随所述转向云台相对于所述操作平台活动，所述第二探测件朝向隧道的拱顶；

所述转向云台包括：

固定架，固定连接在所述操作平台上；

调节装置，安装在所述固定架上；

连接组件，与所述调节装置连接，所述第二探测件安装在所述连接组件上；

所述调节装置能够调节所述连接组件的位置，以调节所述第二探测件的位置及朝向；

所述固定架为连接柱，所述连接柱的第一端固定连接在所述操作平台上；所述调节装置安装在所述固定架的第二端，所述调节装置包括水平调节机构、角度调节机构和倾斜转动机构；

所述水平调节机构的固定端与所述固定架连接，所述角度调节机构的固定端安装在所述水平调节机构的活动端，所述倾斜转动机构的固定端安装在所述角度调节机构的活动端，所述连接组件安装在所述倾斜转动机构的活动端；

所述连接组件的水平位置通过所述水平调节机构调节；所述连接组件的相对于水平面的倾斜角度通过所述角度调节机构调节；所述连接组件相对于转动轴线的转动角度通过所述倾斜转动机构调节；

所述水平调节机构包括：

第一驱动件，安装在所述固定架上；

第一传动组件，与所述第一驱动件连接；

水平调节件，与所述第一传动组件活动连接，所述第一驱动件能够为所述第一传动组件提供动力，所述第一传动组件能够带动所述水平调节件在其所在的横向平面内转动，并间接带动所述连接组件横向转动；

第一传动组件包括第一驱动齿轮和设置在水平调节件上的第一弧形齿条，第一驱动齿轮与第一弧形齿条相捏合，且与所述第一驱动件传动连接；

所述角度调节机构包括：

第二驱动件，安装在所述水平调节件上，能够随所述水平调节件活动；

第二传动组件，与所述第二驱动件连接；

角度调节件，与所述第二传动组件活动连接，所述第二驱动件能够为所述第二传动组件提供动力，所述第二传动组件能够带动所述角度调节件在其所在的竖向平面内转动，并间接带动所述连接组件竖向转动；

第二传动组件包括第二驱动齿轮和设置在角度调节件上的第二弧形齿条，第二驱动齿轮与第二弧形齿条相啮合，且与所述第二驱动件传动连接；

所述倾斜转动机构包括：

第三驱动件，安装在所述角度调节件上；

第三传动组件，与所述第三驱动件连接；

倾斜转动件，与所述第三传动组件活动连接，所述倾斜转动件与所述连接组件固定连接，所述连接组件与所述角度调节件转动连接并具有转动轴线，所述第三驱动件能够为所述第三传动组件提供动力，所述第三传动组件能够带动所述倾斜转动件沿所述转动轴线转动，所述连接组件随所述倾斜转动件沿所述转动轴线转动；

第三齿轮传动组件包括第三驱动齿轮和设置在倾斜转动件上的第三弧形齿条，第三驱动齿轮与第三弧形齿条相捏合，且与所述第三驱动件传动连接。

2.如权利要求1所述的隧道探测设备，其特征在于，所述行走装置包括：

底盘，为方形框架；

轨道轮，设置有四个，分别安装在所述底盘的四个角部位置，所述轨道轮上设置有与所述轨道相适配的限位棱；

驱动件，设置有至少一个，所述驱动件与所述轨道轮连接，所述驱动件能够带动所述轨道轮转动；

控制组件，与所述驱动件电连接，所述控制组件包括电连接的供电电源和控制单元；

其中，所述供电电源和所述控制单元均安装在所述底盘上，或者，所述供电电源和所述控制单元均安装在所述操作平台上，或者，所述供电电源和所述控制单元中的一者安装在所述底盘上，所述供电电源和所述控制单元中的另一者安装在所述操作平台上。

3.如权利要求1所述的隧道探测设备，其特征在于，所述操作平台上安装有多个所述转向云台，每个所述转向云台上均安装有一个所述第二探测件，不同的所述第二探测件朝向所述拱顶的不同位置。

4.如权利要求1所述的隧道探测设备，其特征在于，所述连接组件包括：

安装架，安装在所述调节装置上；

连接横杆，一端固定连接在所述安装架上，另一端为自由端；

机械手，安装在所述连接横杆的自由端，所述机械手能够抓握所述第二探测件。

5.如权利要求2所述的隧道探测设备，其特征在于，所述操作平台包括：

支撑架，所述支撑架的底部与所述底盘连接；

平台主体，设置在所述支撑架顶部；

其中，所述支撑架包括至少一个立柱，所述立柱的第一端固定连接在所述底盘上，所述立柱的第二端固定连接在所述平台主体上。

6.如权利要求5所述的隧道探测设备，其特征在于，所述支撑架包括具有四个所述立柱的支撑组件以及具有多个加强杆的加强组件，所述立柱的第一端固定连接在所述底盘的角部位置，每个所述立柱对应所述底盘的一个角部位置；

所述平台主体为方形板状结构，所述立柱的第二端固定连接在所述平台主体的角部位置，每个所述立柱对应所述平台主体的一个角部位置；

所述加强杆的两端分别连接在不同的所述立柱上。

7.如权利要求6所述的隧道探测设备，其特征在于，所述支撑组件包括第一立柱、第二立柱、第三立柱和第四立柱，所述加强组件包括六个加强杆，六个所述加强杆分别为第一加强杆、第二加强杆、第三加强杆、第四加强杆、第五加强杆和第六加强杆；

所述第一立柱和所述第二立柱通过所述第一加强杆连接，所述第二立柱和所述第三立柱通过所述第二加强杆连接，所述第三立柱和所述第四立柱通过所述第三加强杆连接，所述第四立柱和所述第一立柱通过所述第四加强杆连接；

所述第五加强杆和所述第六加强杆合并成横向剪刀撑，所述横向剪刀撑具有四个端部，且四个所述端部分别连接在四个所述立柱上。

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