CN117075104B - 一种隧道地质雷达移动智能检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道地质雷达移动智能检测设备，涉及检测领域，用于检测隧道拱顶、拱腰衬砌质量；包括装载有雷达天线的雷达天线检测装置；所述雷达天线检测装置包括：连接支座，所述连接支座的一端与旋转伸缩装置相连，所述连接支座另一端通过弹性组件设置有用于固定地质雷达天线的固定夹具；移动辊组件，所述移动辊组件包括分别设于固定夹具移动方向前方和后方的前移动辊支座支座和前移动辊支座支座。本发明能使得雷达天线尽可能的接近隧道的衬砌表面进行检测以提高雷达天线的准确性，同时还能够避免雷达天线在移动过程中，因激光监测装置未检测到隧道的衬砌表面小型凸起，而导致雷达天线撞击到小型凸起上发生损坏的可能发生。

Description

一种隧道地质雷达移动智能检测设备

技术领域

本发明涉及检测领域，具体为一种隧道地质雷达移动智能检测设备。

背景技术

地质雷达被广泛应用到国内外隧道衬砌质量中，为了保证数据的准确性，检测过程中需要将地质雷达天线与衬砌表面紧密贴合，同时，雷达天线应该按照指定的测线方向前进。传统的地质雷达检测方法在测量隧道拱顶、拱腰衬砌质量时，通常是检测人员站立在行驶的高架车护栏中，然后采用人工托举雷达天线的方式，且需要多名工人协助。然而，检测路面往往不太平整，且长时间的托举工作会导致检测人员体力不支，天线位置飘忽不定且不能与衬砌表面紧密贴合，数据采集工作受到了极大的干扰。

如专利CN111025418B，一种轨道交通隧道地质雷达移动智能检测设备及作业方法，其包括工程车及搭载在工程车上的控制台、若干旋转伸缩装置、可伸缩滑道装置、雷达天线检测装置、监控摄像装置及激光检测装置……工程车前端的激光检测装置和摄像头支架上的两个激光检测装置用来检测工程车前进道路上的障碍物。该方案中，通过搭载单台地质雷达天线的移动检测设备，该设备一次性可搭载多台地质雷达天线设备，并可根据现场实际需要调整搭载天线的数量，单次检测就可得到相对全面准确的地质雷达数据，大大节省了检测时间并提高了检测数据准确性，并且通过激光检测装置，一方面能够检测隧道断面尺寸，以便于检测系统调整工作状态，另一方面在行进过程中实时监测隧道衬砌表面障碍物，保证及时规避障碍并调整路径。

但是该方案在实际使用过程中，还存在以下缺陷：为了保证数据的准确性，检测过程中一般地质雷达天线与衬砌表面紧密贴合，因为考虑到其需要移动，所以雷达天线与衬砌表面之间间隙因尽可能的缩小，但是由于激光检测装置只能对隧道内壁有大的变径、衬砌凸起、凹陷或者检测路径出现障碍物进行检测，当隧道内壁出现小型的凸起时，由于雷达天线与衬砌表面间隙小，该小型的凸起会阻碍到雷达天线移动，如果激光检测装置未检测到小型凸起，雷达天线的继续移动会导致雷达天线与小型的凸起发生撞击或摩擦，导致雷达天线被损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隧道地质雷达移动智能检测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种隧道地质雷达移动智能检测设备，用于检测隧道拱顶、拱腰衬砌质量；包括装载有雷达天线的雷达天线检测装置；

所述雷达天线检测装置包括：

连接支座，所述连接支座的一端与旋转伸缩装置相连，所述连接支座另一端通过弹性组件设置有用于固定地质雷达天线的固定夹具；

移动辊组件，所述移动辊组件包括分别设于固定夹具移动方向前方和后方的前移动辊支座支座和前移动辊支座支座，所述前移动辊支座和后移动辊支座的内部分别转动装配有前移动辊和后移动辊，所述前移动辊支座通过固定支架固定于固定夹具底盘上，所述后移动辊支座通过的电动伸缩杆固定于固定夹具底盘上，所述前移动辊和后移动辊均紧贴于隧道的衬砌表面并能在固定夹具移动时沿隧道的衬砌表面滚动，所述前移动辊和后移动辊顶部平齐并高于地质雷达天线的顶部；

检测单元，所述检测单元包括用于检测固定夹具底盘与连接支座之间距离的第一检测组件、用于检测后移动辊水平移动距离的第二检测组件，以及用于检测前移动辊与隧道的衬砌之间压力值的第三检测组件；

控制器，所述控制器在所述第一检测组件检测到固定夹具底盘与连接支座之间距离缩短时，用于同步控制电动伸缩杆伸长，使后移动辊抵触隧道的衬砌表面；在所述第三检测组件压力值消失时，启动第二检测组件检测后移动辊水平移动距离，并在检测的距离等于后移动辊和前移动辊支座之间距离后控制电动伸缩杆复位。

进一步地，所述弹性组件包括套筒、滑动插设在套筒内部的活动杆，以及设置在活动杆的顶部与套筒内部顶端之间的弹簧，所述套筒的顶端与所述固定夹具的底盘连接，所述活动杆的底端与活动支座相连。

进一步地，所述第一检测组件包括设置在套筒内部顶端的红外测距传感器。

进一步地，所述第二检测组件包括装配于后移动辊输出轴上的圈数传感器。

进一步地，所述第三检测组件包括装配在固定支架和前移动辊支座之间的压力传感器。

进一步地，所述雷达天线在垂直与其移动方向的竖直面内的长度小于后移动辊和前移动辊的长度。

进一步地，所述后移动辊和前移动辊结构相同，包括转动轴和固定套设在转动轴上的并直径呈递减的若干个转动盘。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

本发明能使得雷达天线尽可能的接近隧道的衬砌表面进行检测以提高雷达天线的准确性，同时还能够避免雷达天线在移动过程中，因激光监测装置未检测到隧道的衬砌表面小型凸起，而导致雷达天线撞击到小型凸起上发生损坏的可能发生（因为雷达天线离隧道的衬砌表面距离较近，当遇到一个很小的凸起时，雷达天线都需要及时的避开，以避免发生碰撞）。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的第一视角结构示意图；

图2是本发明的第二视角结构示意图；

图3是本发明的剖视结构示意图；

图4是本发明的后移动辊和前移动辊结构示意图；

图5是本发明的流程示意图；

图6是本发明的第一状态结构示意图；

图7是本发明的第二状态结构示意图；

图8是本发明的第三状态结构示意图；

图9是本发明的第四状态结构示意图。

图中：

100、连接支座；200、弹性组件；300、固定夹具；400、移动辊组件；410、前移动辊支座；420、后移动辊支座；411、前移动辊；421、后移动辊；430、电动伸缩杆；510、第一检测组件；520、第二检测组件；530、第三检测组件；600、控制器；210、套筒；220、活动杆；230、弹簧；440、转动轴；450、转动盘。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供了一种隧道地质雷达移动智能检测设备，用于检测隧道拱顶、拱腰衬砌质量；包括装载有雷达天线的雷达天线检测装置。

在现有技术中一般在检测时是通过弹性组件使得雷达天线检测装置贴近于隧道的衬砌表面，进而使得其在移动过程中装载的地质雷达天线与衬砌表面尽量紧贴，为了减小摩擦，雷达天线检测装置两侧设置滚轮，以在雷达天线检测装置移动过程中减小摩擦，同时在移动过程中，配备有激光检测装置和摄像头用于检测隧道的衬砌表面的大变径、衬砌凸起、凹陷或者检测路径出现障碍物，以使得雷达天线检测装置能及时避开障碍物，但是由于地质雷达天线与衬砌表面距离较近，在移动过程中遇到衬砌表面的小型凸起时，小型凸起也会阻碍到地质雷达天线的移动，如果此时，激光检测装置和摄像头未检测到该小型凸起，雷达天线的继续移动会导致雷达天线与小型的凸起发生撞击或摩擦，导致雷达天线被损坏。

为了避免出现上述的问题，在本技术方案中，所述雷达天线检测装置包括：

连接支座100，所述连接支座100的一端与旋转伸缩装置相连，所述连接支座100的另一端通过弹性组件200设置有用于固定地质雷达天线的固定夹具300，所述弹性组件200提供一垂直于隧道的衬砌表面方向的弹力；

移动辊组件400，所述移动辊组件400包括分别设于固定夹具300移动方向前方和后方的前移动辊支座410和后移动辊支座420，所述前移动辊支座410和后移动辊支座420的内部分别转动装配有前移动辊411和后移动辊421，所述前移动辊支座410通过固定支架固定于固定夹具300的底盘上，所述后移动辊支座420通过的电动伸缩杆430固定于固定夹具300的底盘上，所述前移动辊411和后移动辊421均紧贴于隧道的衬砌表面并能在固定夹具300移动时沿隧道的衬砌表面滚动，所述前移动辊411和后移动辊421的顶部平齐并高于地质雷达天线的顶部；

检测单元，所述检测单元包括用于检测固定夹具300底盘与连接支座100之间距离的第一检测组件510、用于检测后移动辊421水平移动距离的第二检测组件520，以及用于检测前移动辊411与隧道的衬砌之间压力值的第三检测组件530；

控制器600，所述控制器600在所述第一检测组件510检测固定夹具300的底盘与连接支座100之间距离缩短时，用于同步控制电动伸缩杆430伸长，以使后移动辊抵触隧道的衬砌表面；在所述第三检测组件530压力值消失时，启动第二检测组件520检测后移动辊421水平移动距离，并在检测的距离等于后移动辊421和前移动辊411之间间距后控制电动伸缩杆430复位。

在本实施例中，所述雷达天线在垂直其移动方向的长度小于后移动辊421和前移动辊411的长度。

在应用时，雷达天线固定于固定夹具300上，弹性组件200给与固定夹具300一竖直方向的弹性作用力，使得前移动辊411和后移动辊421抵触于隧道的衬砌表面，当雷达天线检测装置过程中，该前移动辊411和后移动辊421始终抵触于隧道的衬砌表面并发生滚动，使得雷达天线与隧道的衬砌表面具有恒定的距离（参考图6所示），当遇到隧道的衬砌表面出现一小型凸起时，该前移动辊411会顺着小型凸起表面发生滚动，进而使得固定夹具300压缩弹性组件200发生下移，在下移过程中，第一检测组件510能对固定夹具300的底盘与连接支座100之间的距离进行检测，当检测到距离缩短时，控制器600同步控制电动伸缩杆430伸长相同量，进而使得后移动辊421抵触于隧道的衬砌表面（参考图7所示），随着雷达天线检测装置的不断移动，当前移动辊411越过小型凸起的最高位置处时，由于电动伸缩杆430的伸长，该后移动辊421高于前移动辊411的高度，此时，由后移动辊421抵触于隧道的衬砌表面，使雷达天线保持在该高度位置不变继续发生水平移动，即低于小型凸起的高度移动，在上述前移动辊411越过小型凸起的最高位置处时，前移动辊411处于悬空的状态，此时，第二检测组件520检测到前移动辊411与隧道的衬砌表面压力值消失，第三检测组件530启动，对后移动辊421水平移动距离进行检测（参考图8所示），当检测的距离等于后移动辊421和前移动辊411之间的距离，即后移动辊421也移动到凸起的最高处，此时，控制器600控制电动伸缩杆430复位（参考图9所示），即雷达天线完全越过小型的凸起，后移动辊421和前移动辊411平齐一同抵触于隧道的衬砌表面，继续使得雷达天线保持与隧道的衬砌表面呈恒定距离在隧道内移动进行检测。

特别说明的是，该在上述叙述的工作原理在实际使用过程中，能产生以下有益效果，使得雷达天线尽可能的接近隧道的衬砌表面进行检测以提高雷达天线的准确性，同时还能够避免雷达天线在移动过程中，因激光监测装置未检测到隧道的衬砌表面小型凸起，而导致雷达天线撞击到小型凸起上发生损坏的可能发生（因为雷达天线离隧道的衬砌表面距离较近，当遇到一个很小的凸起时，雷达天线都需要及时的避开，以避免发生碰撞）；

其中，上述雷达天线尽可能的接近隧道的衬砌表面，即调节后移动辊421和前移动辊411与雷达天线顶部的位移差，使得后移动辊421和前移动辊411高于雷达天线顶部即可（该位移差越小即雷达天线与隧道的衬砌表面越近），在移动时，由于前移动辊411紧贴于隧道的衬砌表面滚动，当出现小型凸起时，该前移动辊411能越过小型凸起，使得雷达天线发生下移，从而使得雷达天线的顶部位于小型凸起的下方，随后通过后移动辊421的设置，使得雷达天线整体移动越过小型凸起后，再发生复位，即雷达天线在移动过程中，遇到小型凸起时能在移动过程中自动发生下移越过小型凸起，避免雷达天线撞击到小型凸起上。

在本实施例中，所述弹性组件200包括套筒210、滑动插设在套筒210内部的活动杆220，以及设置在活动杆220的顶部与套筒210内部顶端之间的弹簧230，所述套筒210的顶端与所述固定夹具300的底盘连接，所述活动杆220的底端与连接支座100相连。通过套筒210和活动杆220的限位，使得固定夹具300的底盘仅能在其轴向方向发生活动，其中弹簧230，提供弹性作用力。

具体而言，在本实施例中，所述第一检测组件510包括设置在套筒210内部顶端的红外测距传感器。红外测距传感器能检测活动杆220顶端至套筒210内部顶端的距离，当距离发生变化时，该红外测距传感器能检测距离的变化，并将信号传输至控制器。

具体而言，在本实施例中，所述第二检测组件520包括装配于后移动辊421输出轴上的圈数传感器。圈数传感器能检测后移动辊421转动的圈数，乘以已知后移动辊421的周长得到后移动辊421移动的距离。

具体而言，在本实施例中，所述第三检测组件530包括装配在固定支架和前移动辊支座410之间的压力传感器。在前移动辊411抵触于隧道的衬砌表面时，该压力传感器能检测到压力数值，当前移动辊悬空后，该压力传感器显示的压力值消失，并将信号传输至控制器600。

进一步地，在本实施例中，所述后移动辊421和前移动辊411结构相同，包括转动轴440和固定套设在转动轴440上的并直径呈递减的若干个转动盘450。通过在转动轴440套设不同尺寸的转动盘450，即可使得后移动辊421或前移动辊411外侧形成不同弧度的滚辊，使得外侧能其抵触于隧道的衬砌表面不同位置处。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种隧道地质雷达移动智能检测设备，用于检测隧道拱顶、拱腰衬砌质量；包括装载有雷达天线的雷达天线检测装置；

其特征在于，所述雷达天线检测装置包括：

连接支座，所述连接支座的一端与旋转伸缩装置相连，所述连接支座另一端通过弹性组件设置有用于固定地质雷达天线的固定夹具；

移动辊组件，所述移动辊组件包括分别设于固定夹具移动方向前方和后方的前移动辊支座和前移动辊支座，所述前移动辊支座和后移动辊支座的内部分别转动装配有前移动辊和后移动辊，所述前移动辊支座通过固定支架固定于固定夹具底盘上，所述后移动辊支座通过的电动伸缩杆固定于固定夹具底盘上，所述前移动辊和后移动辊均紧贴于隧道的衬砌表面并能在固定夹具移动时沿隧道的衬砌表面滚动，所述前移动辊和后移动辊顶部平齐并高于地质雷达天线的顶部；

检测单元，所述检测单元包括用于检测固定夹具底盘与连接支座之间距离的第一检测组件、用于检测后移动辊水平移动距离的第二检测组件，以及用于检测前移动辊与隧道的衬砌之间压力值的第三检测组件；

控制器，所述控制器在所述第一检测组件检测到固定夹具底盘与连接支座之间距离缩短时，用于同步控制电动伸缩杆伸长，使后移动辊抵触隧道的衬砌表面；在所述第三检测组件压力值消失时，启动第二检测组件检测后移动辊水平移动距离，并在检测的距离等于后移动辊和前移动辊之间距离后控制电动伸缩杆复位。

2.根据权利要求1所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述弹性组件包括套筒、滑动插设在套筒内部的活动杆，以及设置在活动杆的顶部与套筒内部顶端之间的弹簧，所述套筒的顶端与所述固定夹具的底盘连接，所述活动杆的底端与连接支座相连。

3.根据权利要求2所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述第一检测组件包括设置在套筒内部顶端的红外测距传感器。

4.根据权利要求2所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述第二检测组件包括装配于后移动辊输出轴上的圈数传感器。

5.根据权利要求2所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述第三检测组件包括装配在固定支架和前移动辊支座之间的压力传感器。

6.根据权利要求1所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述雷达天线在垂直与其移动方向的长度小于后移动辊和前移动辊的长度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的隧道地质雷达移动智能检测设备，其特征在于，所述后移动辊和前移动辊结构相同，包括转动轴和固定套设在转动轴上的并直径呈递减的若干个转动盘。