CN116817827A - 隧道内表面轮廓测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种隧道内表面轮廓测量系统，其包括：行走轨道，行走装置，所述行走装置被设置为能够沿所述行走轨道运动；以及测量装置，所述测量装置设置于所述行走装置，用于检测隧道内表面与所述测量装置之间的距离。本公开还提供一种隧道内表面轮廓测量方法。

Description

隧道内表面轮廓测量系统及测量方法

技术领域

本公开涉及一种隧道内表面轮廓测量系统及测量方法。

背景技术

围岩和支护是隧道周边以形成隧道内轮廓的结构，其中，围岩指的是隧道周围一定范围内，对洞身的稳定有影响的岩(土)体。支护指的是支持、加强或被覆围岩的构件或其他措施的总称。

隧道在建设过程中，其内表面轮廓(即围岩及支护轮廓)分为两种情况：隧道超挖和隧道欠挖。隧道超欠挖是指以设计旳隧道开挖轮廓线为基准线，实际开挖获得的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内旳部分则称为欠挖。欠挖会导致初支侵限。其次，由于喷射混凝土喷射不均，或者厚度过厚，也会导致初支侵限，导致最后的二衬欠厚。

隧道超欠挖直接影响到隧道的施工安全、成本、质量，增加后续施工难度。超欠挖在施工过程中由于施工工艺不当、技术措施不到位等因素引起，超挖会增加二次衬砌支护的施工成本，欠挖部分如果不能及时判断和发现，就会导致二衬欠厚，进而二衬局部承受应力，导致二衬开裂或者垮塌。在实际施工中，经常会出现因为初支侵限，二衬欠厚，进而对二衬进行凿除，重筑二衬。造成巨大的经济损失，通常每环二衬重筑，费用在几十万到几百万不等，且延误工期，是当前隧道施工的一大顽疾。

基于此，有必要对施工中的隧道的内表面进行测量，以判断隧道的内表面状态，为后续施工奠定基础。

现有技术中对隧道内表面进行测量一般是通过全断面扫描仪或者全站仪进行断面测量。

使用全站仪这种检测速度很慢，全站仪需要人工进行打点，记录，最后通过计算，显示在屏幕上。测量数据多，计算复杂。此项工作不但繁琐、效率低、容易出错，而且还受外界因素影响。同时需要专业的技术人员进行测量。

全断面扫描仪，测量速度快，能够对整个断面进行三维立体成像，将成像打印在纸张或者显示在电脑上。但是同样需要专业的技术人员使用。

无论是全断面扫描仪还是全站仪，只能是测量，但由于隧道空间大，高度接近10米，每板二衬的轨道上的断面面积在300平米以上。测量完之后，还是无法精确的找准欠挖部分位置，还需要二次打点找位置，甚至位置错误。以上两种都不能对欠挖表面进行及时标识。造成测量、确定、标识完全脱节，测量的数据难以直观的反应在现场实际的衬砌表面上，隧道的严重缺陷，对严重的缺陷问题，欠挖问题进行处理的施工措施无法实施，导致常规的初支轮廓检测成为走过场，不能解决实际问题。检测的技术人员与现场施工人员分为两个环节，不能直观、直接的解决问题。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种隧道内表面轮廓测量系统及测量方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种隧道内表面轮廓测量系统，其包括：

行走轨道，

行走装置，所述行走装置被设置为能够沿所述行走轨道运动；以及

测量装置，所述测量装置设置于所述行走装置，用于检测隧道内表面与所述测量装置之间的距离。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道设置为弧形，并且所述行走轨道所在平面与所述隧道的断面平行或者大致平行。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道设置于台车或其他行走支架。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道沿垂直于其长度方向的截面为工字型或T字型或槽型。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走轨道形成有齿形部，所述齿形部的齿平行于或者大致平行于所述隧道的长度方向；或者所述行走轨道设置有链条。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置包括：

框体部，所述行走轨道的齿形部的部分位于所述框体部所形成的空间内；

行走驱动装置，所述行走驱动装置固定于所述框体部；以及

齿形轮，所述行走驱动装置与所述齿形轮传动连接，以驱动所述齿形轮，其中，所述齿形轮与所述行走轨道的齿形部啮合，或者所述齿形轮与所述行走轨道的链条啮合。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置还包括行走轮，所述行走轮与所述行走轨道的内壁面配合，所述行走轮与齿形轮分别位于所述齿形部的内侧和外侧。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置设置于所述行走装置的框体部。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置包括多个测距传感器，所述测距传感器沿所述隧道的长度方向等间距地布置。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括：座部件，所述座部件可转动地设置于所述框体部。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置设置于所述座部件，沿所述行走装置的前进方向，所述测量装置位于所述标识装置的前方。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述喷管上设置有电磁阀。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于驱动所述座部件转动。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括：座部件，所述座部件固定设置于所述框体部。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述标识装置设置于所述座部件，其中，所述标识装置包括第一标识部和第二标识部，沿所述行走装置的行进方向，所述第一标识部和第二标识部分别位于所述测量装置的前侧和后侧。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述第一标识部和第二标识部均包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述喷管上设置有电磁阀。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括行程开关，所述行程开关被设置于所述行走轨道的周向的两端。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，，还包括弧形滑轨，所述弧形滑轨位于所述行走轨道的内侧；所述弧形滑轨包括滑轨槽，所述滑轨槽内可滑动地设置有多个滑动件，所述滑动件远离所述弧形滑轨的一端保持有管线。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，还包括坐标测量设备；所述坐标测量设备用于检测台车的当前位置和检测点的当前位置，并根据台车的当前位置判断台车的当前位置与隧道中心位置的偏差，并将该偏差补偿至测量装置。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述台车上还设置有测距装置，并且所述测距装置用于检测该测距装置与隧道内表面两侧边墙的距离，并使得行走轨道大致位于隧道的中心处。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统，所述行走装置还包括刹车机构，所述刹车机构设置于所述行走装置的框体部，当隧道内表面轮廓测量系统被断电后，所述刹车机构动作，并且能够使得隧道内表面轮廓测量系统停止在当前位置。

根据本公开的另一方面，提供一种隧道内表面轮廓测量方法，其包括：

将行走轨道设置于台车的一个端部；

将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和标识装置，沿行走轨道的周向的一端至另一端的方向，使得测量装置位于所述标识装置的前方；以及

控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量方法，还包括：

当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，控制座部件转动，并使得测量装置与标识装置交换位置，控制行走装置从行走轨道的周向的另一端移动至行走轨道的周向的一端。

根据本公开的另一方面，提供一种隧道内表面轮廓测量方法，其包括：

将行走轨道设置于台车的一个端部；

将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和第一标识部，以及关闭第二标识部；以及

控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，并且关闭第一标识部以及开启第二标识部，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

根据本公开至少一个实施方式的隧道内表面轮廓测量方法，还包括：

当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，开始下一环检测。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

图2是图1的部分放大结构示意图。

图3是根据本公开的一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

图4是根据本公开的另一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

图5是根据本公开的另一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

图中附图标记具体为：

100行走轨道

200行走装置

210框体部

220行走驱动装置

230齿形轮

240导向轮

250刹车机构

300测量装置

310箱体部

320测距传感器

330盖体部

400标识装置

410喷管

420喷嘴

430电磁阀

500座部件

600测距装置

700旋转驱动装置

800行程开关

900弧形滑轨

910滑动件。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

本公开的隧道内表面轮廓测量系统在使用时，能够对隧道的围岩及支护的轮廓(即支护表面)进行测量，基于此，本公开的隧道内表面轮廓测量系统也可以称之为隧道围岩及支护轮廓测量系统。

如图1所示，本公开的隧道内表面轮廓测量系统可以包括行走轨道100、行走装置200、测量装置300以及标识装置400。

在实际使用时，所述行走轨道100可以固定于台车，并且随台车沿所述轨道的长度方向移动，从而能够使得测量装置300对隧道的不同的环面进行检测。其中，所述台车包括防水板铺挂台车、开挖台车和/或二衬台车等。所述行走轨道100也可以固定于其他行走支架、工具等。

在一个优选的实施例中，所述行走轨道100可以固定于所述台车的一个端部。在另一个实施例中，所述行走轨道100可以设置为多个，这些行走轨道100可以固定于所述台车，并且沿隧道的长度方向排布，由此能够同时对隧道的多个环面进行检查。

而且，所述行走轨道100也可以不固定于所述台车，而是被设置为能够在所述台车上移动，例如沿所述隧道的长度方向运动，由此能够通过行走轨道100的运动降低台车的运动次数，提高对隧道内表面的检测效率和精度。

所述行走轨道100的外周面形成有齿形部，所述齿形部的齿平行于或者大致平行于所述隧道的长度方向，由此通过齿形部的设置，能够方便行走装置200沿所述行走轨道100行走。在另一个实施例中，所述行走轨道100的外周面设置有链条，并且通过链条的设置，能够方便行走装置200沿所述行走轨道100行走。

更优选地，所述行走轨道100可以形成为工字梁或T型梁，由此所述行走装置200能够与所述工字梁配合，实现行走装置200的行走。

具体地，所述行走装置200包括框体部210，并使得所述行走轨道100的齿形部的部分位于所述框体部210所形成的空间内；在所述框体部210上设置有行走驱动装置220，在一个实施例中，所述行走驱动装置220可以为电机等能够产生动力的装置，所述行走驱动装置220能够驱动齿形轮230转动，所述齿形轮230与所述行走轨道100的齿形部配合，从而当行走驱动装置220转动时，能够使得所述框体部210沿所述行走轨道100运动。

所述行走装置200还包括行走轮240，所述行走轮240与所述行走轨道100的内壁面配合，例如位于所述工字梁的两侧的凹陷区域内。而且，所述行走轮240与齿形轮230分别位于所述齿形部的内侧和外侧。

另一方面，所述齿形轮230也能够与链条进行啮合，相应地，所述齿形轮230形成为链轮的形式。

图2是图1的部分放大结构示意图。

如图2所示，所述测量装置300设置于所述行走装置200，用于检测隧道内表面与所述测量装置300之间的距离。

具体地，所述测量装置300设置于所述行走装置200的框体部210。更优选地，所述隧道内表面轮廓测量系统还包括座部件500，所述座部件500可转动地设置于所述行走装置200，例如，可转动地设置于所述行走装置200的框体部210。

在一个优选的实施例中，所述座部件500的转动轴线沿所述行走轨道100的径向方向。此时，沿所述行走装置200的行走方向，所述测量装置300位于所述转动轴线的前方，所述标识装置400位于所述转动轴线的后方。本公开中，所述标识装置400可以为喷涂装置。所述标识装置对欠挖或者超挖部分进行标识，例如根据测量的超欠挖状态，喷涂不同颜色的涂料，进行标识；或者通过不同颜色的指示灯显示超欠挖状态。更具体地，控制系统根据测量的数据，并计算超挖/欠挖情况，对标识装置进行控制，从而实现对超挖/欠挖进行标识。相应地，作为本公开的一个重点所在，本公开中通过边检测边标识的方式，即通过将测量装置和标识装置的结合，能够提高隧道轮廓的检测效率。

更进一步，所述隧道内表面轮廓测量系统还可以包括坐标测量设备。台车在隧道中心位置时，所述坐标测量设备能够获得初始值；当台车在隧道中没有位于隧道中心位置时，所述坐标测量设备能够获得台车的位置偏差，并将该偏差补偿至测量装置，由此保证测量装置所获得的隧道的内表面的每个点的距离是准确无误的。

所述测量装置300可以包括箱体部310以及设置于所述箱体部310的测距传感器320，所述测距传感器320可以为雷达、超声波传感器或者激光传感器等，由此能够通过该测距传感器320检测隧道的内表面与该测距传感器320之间的距离，并根据该距离判断隧道的围岩、支护以及二衬混凝土等的高度，相应地，也能够判断隧道是否处于超挖或者欠挖等状态。

更优选地，所述测距传感器320可以设置为多个。在一个具体的实施例中，所述测距传感器320被设置为三个，这三个测距传感器320沿所述隧道的长度方向等间距地布置，由此能够提高对隧道的内表面的环进行检测的

另一方面，本公开的测距传感器320也可以被设置为其他的数量，例如4个或者5个等。而且，多个测距传感器320被设置为沿所述隧道的长度方向等间距地布置即可。

本公开中，所述测量装置300还可以包括盖体部330，所述盖体部330可转动地设置于所述箱体部310，由此能够通过所述盖体部330打开或者关闭所述箱体部310。相应地，当所述盖体部330打开所述箱体部310时，所述测距传感器320能够处于工作状态，另一方面，当所述盖体部330关闭所述箱体部310时，所述测距传感器320暂停工作，此时可以对所述测距传感器停止供电。

所述标识装置400设置于所述座部件500，所述标识装置400根据测量装置300所检测的距离，在所述隧道内表面喷印标记。

在一个实施例中，所述标识装置400包括多个喷管410以及安装于所述喷管410的喷嘴420，其中，所述喷管410的数量与所述测距传感器320的数量相同，并一一对应设置；更优选地，所述喷管410的排布方向与所述测距传感器320的排布方向相平行。在一个优选的实施例中，沿所述行走装置200的行走方向，所述喷管410位于与其对应的测距传感器320的正前方，并靠近所述测距传感器320设置，由此当所述测距传感器320检测到隧道处于欠挖状态时，所述喷嘴420能够将预定颜色的颜料喷涂至隧道的内表面，从而对施工人员起到提醒作用，而且施工人员无需反复寻找欠挖的位置，进一步地能够方便地消除欠挖缺陷。

另一方面，所述喷管410上可以设置有电磁阀430，此时，所述喷管410的内部能够被提供高压的颜料，例如通过颜料泵抽取颜料箱内所存储的颜料来提供高压的液体状态的颜料，当需要喷涂颜料时，控制相应的电磁阀430打开即可。相应地，当喷涂过程结束后，将相应的电磁阀430关闭。

本公开的台车上还设置有测距装置600，并且所述测距装置600能够检测该测距装置600与隧道内表面之间的距离，并使得行走轨道大致位于隧道的中心处。例如所述测距装置600能够检测该测距装置与隧道仰拱小边墙之间的距离，用于补偿实际行走中心线与理论中心线的距离。

在一个具体的实施例中，所述测距装置600可以为雷达(例如高精度测距雷达)、超声波传感器、激光传感器等，并由此通过所述测距装置600的设置，在系统中引进计算补偿值，补偿值由测量装置300的X轴位置、坐标测量设备的X、Y轴位置再加上测距装置600测量的基础偏差值，通过补偿值矫正，可以得到精准的测量值。

或者由此通过所述测距装置600的设置，能够保证台车沿隧道的中心轨道行走。换句话说，所述测距装置600能够根据该测距装置与隧道内表面(边墙)的距离，自动计算偏移距离，实时调整行走轨迹。

在另一个实施例中，为控制所述台车的轨迹，也可以使用陀螺仪等惯性导航设备，在此不再一一赘述。

本公开中，所述隧道内表面轮廓测量系统还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置700能够驱动所述座部件500沿其转动轴线转动。在一个可实现的实施例中，所述座部件500的下表面可以设置有面齿形轮，所述旋转驱动装置700可以固定于所述行走装置，并且其输出轴固定有齿形轮，所述齿形轮与所述面齿形轮啮合，从而当旋转驱动装置700输出动力并旋转时，所述座部件500能够被驱动并旋转。

由此，通过旋转驱动装置700的设置，能够保证在每一环检测时，测量装置300始终位于标识装置400的前方；当当前环检测完成后，测量装置300和标识装置400从一端行走至另一端，在另一端位置处，旋转驱动装置700动作，并使得测量装置300和标识装置400互换位置，即测量装置300位于标识装置400的前方，再开始下一环的检测。

由此，本公开的隧道内表面轮廓测量系统能够保证检测后再喷涂，减少误差，自动旋转后直接检测，减少检测装置空载回到原点的时间。

本公开中，所述隧道内表面轮廓测量系统还包括行程开关800，所述行程开关800可以被设置于所述行走轨道100的周向的两端，当测量装置300在执行测量的过程中，触发行程开关800时，表明当前环被检测完成，此时台车可以向前行走，为下一环检测做准备。

而且，所述台车包括行走电机，当所述行走电机工作时，台车能够前进或者后退。优选地，所述行走电机包括编码器，并通过所述编码器的读数值来控制台车的行走距离，保证围岩及支护轮廓全部检测。

在一个优选的实施例中，所述隧道内表面轮廓测量系统还包括弧形滑轨900，所述弧形滑轨900设置于所述台车，并位于所述行走轨道100的内侧。在一个优选的实施例中，所述弧形滑轨900包括滑轨槽，所述滑轨槽内可滑动地设置有多个滑动件910，所述滑动件910远离所述弧形滑轨900的一端保持有管线，所述管线包括用于输送颜料的管道、以及电缆线等，从而在行走装置200沿行走轨道100运动时，所述滑动件910之间的距离可变，并使得管线处于弯折状态或者伸直状态，使得管线能够跟随行走装置200、测量装置300和标识装置400等。

本公开的隧道内表面轮廓测量系统还包括控制系统，所述控制系统连接于所述行走装置200，以控制行走装置200的行走和停止。而且，所述控制系统还连接于所述旋转驱动装置700，以控制旋转驱动装置700的启停，相应地能够使得测量装置300始终位于标识装置400的前方。所述控制系统还连接于所述测量装置300，以对测量装置的测距传感器320所检测的数据进行分析，获得隧道的内表面的轮廓数据，并能够实时地显示隧道的内表面轮廓。

所述控制系统还连接于所述标识装置400，用于控制标识装置400的电磁阀的开关，从而实现颜料的喷涂。此时，所述颜料泵可以一直处于工作状态。

本公开的隧道内表面轮廓测量系统能够实现自动化检测，自动呈现结果，自动喷涂警示，对人员要求降低，无需专业的技术人员操作，效率高。不仅可以检测轮廓数据，还可预测混凝土浇筑参数，保证隧道浇筑质量，减少人工操作，减少检测时间及成本。

图4是根据本公开的另一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

在另一个实施例中，如图4所示，所述座部件500能够固定于所述框体部210，并使得所述座部件500能够与行走装置200保持固定。

相应地，所述标识装置400包括第一标识部和第二标识部，沿所述行走装置200的行进方向，所述第一标识部和第二标识部分别位于所述测量装置300的前侧和后侧。

与上述实现形式的相类似，所述第一标识部和第二标识部均包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴，所述喷管上设置有电磁阀。这些结构在上文中已经作出了详细说明，在此不再一一赘述。

图5是根据本公开的另一个实施方式的隧道内表面轮廓测量系统的结构示意图。

如图5所示，本公开的行走轨道100的齿形部可以设置于工字梁的一个内表面，并且框体部210上设置有刹车机构250，当隧道内表面轮廓测量系统被断电后，所述刹车机构250动作，并且能够使得隧道内表面轮廓测量系统停止在当前位置。

在一个实施例中，所述刹车机构250包括刹车顶针，当隧道内表面轮廓测量系统断电后，所述刹车顶针伸出，并通过刹车顶针与行走轨道100之间的摩擦来实现刹车功能。

本公开中，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置。根据本公开的另一方面，提供一种隧道内表面轮廓测量方法，其能够利用前述的隧道内表面轮廓测量系统实现，所述隧道内表面轮廓测量方法包括：

将行走轨道设置于台车的一个端部；

将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和标识装置，沿行走轨道的周向的一端至另一端的方向，使得测量装置位于所述标识装置的前方；

控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

而且，当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，控制座部件转动，并使得测量装置与标识装置交换位置，控制行走装置从行走轨道的周向的另一端移动至行走轨道的周向的一端。

也就是说，本公开的隧道内表面轮廓测量系统可以在隧道打完一板二衬后使用，将台车退至浇注后的隧道面，隧道内表面测量系统能够获得隧道的初始值，并开始检测围岩及支护轮廓。当台车行走到隧道初支面时，自动检测隧道的内表面，直至隧道的当前环检测完成。

当隧道的一环检测完成后，台车自动向前行走至指定距离后，继续下一环的测量。当检测到欠挖时，总控制系统开始根据欠挖坐标在人机交互界面上显示，并声光报警，在欠挖位置喷涂。直至检测完成一板后自动停止。

在另一个实施例中，由于标识装置无法转动，相应地，需要切换第一标识部和第二标识部，例如：

当行走装置从一端运动至另一端时，开启第一标识部并关闭第二标识部；相反地，当行走装置从另一端移动至一端时，关闭第一标识部并开启第二标识部。

由此，本公开的隧道内表面轮廓测量系统和测量方法还具有以下有益效果：

1、自动采集初始值，无需人为输入，采集约五百至六百个初始数据，全面覆盖整个隧道轮廓，保证数值的准确性。

2、控制铺挂台车自动行走，自动修正行走过程中偏移值，保证设备不重复检测，也不存在漏检。

3、自动检测围岩及支护轮廓，当检测到欠挖时旋转喷涂漆料标注并声光报警，并在人机交互界面实时显示欠挖坐标值，欠挖精度2.25mm²。

4、在每板检测完成后将欠挖二维图打印在A4纸上，根据坐标二维图及喷涂点精准找到欠挖位置，便于工人对欠挖点进行凿除。

5、总控制系统的人机交互界面还可计算欠挖次数、欠挖起始到结束的横纵坐标点、欠挖深度、欠挖最大值、欠挖最小值、欠挖平均值、欠挖面积、欠挖体积。清晰显示本板欠挖所有数据，不用人为解读，避免不同人员对图纸理解的误差。

6、实时检测并计算后，总控制系统的人机交互界面显示衬砌深度、衬砌平均深度、衬砌最大深度、衬砌最小深度，可以提前预知检测当前板的二衬浇筑方量数据，保证隧道衬砌浇筑质量，减少混凝土浪费。

7、实时记录总轮廓日志，便于施工完成后，对施工过程的追踪。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，包括：

行走轨道，

行走装置，所述行走装置被设置为能够沿所述行走轨道运动；以及

测量装置，所述测量装置设置于所述行走装置，用于检测隧道内表面与所述测量装置之间的距离。

2.如权利要求1所述的隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，所述行走轨道设置为弧形，并且所述行走轨道所在平面与所述隧道的断面平行或者大致平行。

3.如权利要求1所述的隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，所述行走轨道设置于台车或其他行走支架。

4.如权利要求1所述的隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，所述行走轨道沿垂直于其长度方向的截面为工字型或T字型或槽型。

5.如权利要求1所述的隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，所述行走轨道形成有齿形部，所述齿形部的齿平行于或者大致平行于所述隧道的长度方向；或者所述行走轨道设置有链条。

6.如权利要求1-5中任一项所述的隧道内表面轮廓测量系统，其特征在于，所述行走装置包括：

框体部，所述行走轨道的齿形部的部分位于所述框体部所形成的空间内；

行走驱动装置，所述行走驱动装置固定于所述框体部；以及

齿形轮，所述行走驱动装置与所述齿形轮传动连接，以驱动所述齿形轮，其中，所述齿形轮与所述行走轨道的齿形部啮合，或者所述齿形轮与所述行走轨道的链条啮合；

可选地，所述行走装置还包括行走轮，所述行走轮与所述行走轨道的内壁面配合，所述行走轮与齿形轮分别位于所述齿形部的内侧和外侧；

可选地，所述测量装置设置于所述行走装置的框体部；

可选地，所述测量装置包括多个测距传感器，所述测距传感器沿所述隧道的长度方向等间距地布置；

可选地，还包括：座部件，所述座部件可转动地设置于所述框体部；

可选地，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记；

可选地，所述标识装置设置于所述座部件，沿所述行走装置的前进方向，所述测量装置位于所述标识装置的前方；

可选地，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置；

可选地，所述标识装置包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴；

可选地，所述喷管上设置有电磁阀；

可选地，还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置用于驱动所述座部件转动；

可选地，还包括：座部件，所述座部件固定设置于所述框体部；

可选地，还包括标识装置，所述标识装置用于所述隧道内表面喷印标记；

可选地，所述标识装置设置于所述座部件，其中，所述标识装置包括第一标识部和第二标识部，沿所述行走装置的行进方向，所述第一标识部和第二标识部分别位于所述测量装置的前侧和后侧；

可选地，所述测量装置和标识装置之间设置有隔离装置，以通过所述隔离装置防止标识装置所喷出的液体影响测量装置；

可选地，所述第一标识部和第二标识部均包括一个或多个喷管，每个喷管的端部设置有喷嘴；

可选地，所述喷管上设置有电磁阀；

可选地，还包括行程开关，所述行程开关被设置于所述行走轨道的周向的两端；

可选地，还包括弧形滑轨，所述弧形滑轨位于所述行走轨道的内侧；所述弧形滑轨包括滑轨槽，所述滑轨槽内可滑动地设置有多个滑动件，所述滑动件远离所述弧形滑轨的一端保持有管线；

可选地，还包括坐标测量设备；所述坐标测量设备用于检测台车的当前位置和检测点的当前位置，并根据台车的当前位置判断台车的当前位置与隧道中心位置的偏差，并将该偏差补偿至测量装置；

可选地，所述台车上还设置有测距装置，并且所述测距装置用于检测该测距装置与隧道内表面两侧边墙的距离，并使得行走轨道大致位于隧道的中心处；

可选地，所述行走装置还包括刹车机构，所述刹车机构设置于所述行走装置的框体部，当隧道内表面轮廓测量系统被断电后，所述刹车机构动作，并且能够使得隧道内表面轮廓测量系统停止在当前位置。

7.一种隧道内表面轮廓测量方法，其特征在于，其包括：

将行走轨道设置于台车的一个端部；

将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和标识装置，沿行走轨道的周向的一端至另一端的方向，使得测量装置位于所述标识装置的前方；以及

控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

8.如权利要求7所述的隧道内表面轮廓测量方法，其特征在于，还包括：

当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，控制座部件转动，并使得测量装置与标识装置交换位置，控制行走装置从行走轨道的周向的另一端移动至行走轨道的周向的一端。

9.一种隧道内表面轮廓测量方法，其特征在于，其包括：

将行走轨道设置于台车的一个端部；

将行走装置移动至行走轨道的周向的一端，并开启测量装置和第一标识部，以及关闭第二标识部；以及

控制台车静止，控制行走装置从行走轨道的周向的一端运动至另一端，并且关闭第一标识部以及开启第二标识部，同时实现隧道内表面的测量，并且在测量不合格处控制标识装置喷出预定颜色的颜料。

10.如权利要求9所述的隧道内表面轮廓测量方法，其特征在于，还包括：

当行走装置运动至行走轨道的周向的另一端后，控制台车移动预设距离后停止，开始下一环检测。