CN118003372A - 一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，涉及隧道轨道监测技术领域。本发明包括轨道结构、承台结构和脚架结构，轨道结构的底端固定连接有承台结构，承台结构下方为脚架结构；轨道结构包括U型轨道、卸力轮轴、测距卷尺，U型轨道的端部设置有卸力轮轴和测距卷尺，卸力轮轴位于U型轨道端部顶端。本发明采用可拆卸式结构，彻底地消除了隧道贴地固定式轨道无法安置在恶劣地形与长期占用隧道空间的缺点，使隧道监测仪器适用性更广、更精准、更便捷。
Description
技术领域
本发明涉及隧道轨道监测技术领域，具体为一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置。
背景技术
施工隧道监测作为隧道安全的至关重要的一环，决定着隧道施工人员的生命安全与隧道能否正常运行通车，在一般施工过程中主要监测对象为隧道各截面沉降情况、渗水情况和有毒有害气体浓度情况等。目前在对施工隧道各情况监测中众多隧道工程仍沿用着传统的人工监测方法，人为隧道监测普遍存在着监测效率低，危险系数高，监测人员任务繁重和人为错误等问题存在。为了解决人工监测的诸多问题其中少部分施工隧道工程采用了监测机器人进行隧道各情况监测，从而显著地提高了施工隧道的监测效率与数据的精确性，杜绝了人工监测的危险。由于施工隧道路面条件恶劣，测量机器人无法在隧道内行进监测，目前隧道工程所采用的隧道监测机器人均采取在隧道内建设监测机器人贴地固定式轨道。但施工隧道环境复杂，各类施工设备机械与施工人员在隧道内作业导致所建轨道存在影响其他设备正常工作与轨道短期受损严重等情况，这也是目前隧道监测机器人未普遍适用的主要原因。
由于目前针对施工隧道便携式轨道设计研究较少。考虑到施工隧道监测对隧道安全性至关重要，为对施工隧道便携式轨道建设提供指导参考价值，因此需要对以上问题提出一种新的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，采用可拆卸式结构，彻底地消除了隧道贴地固定式轨道无法安置在恶劣地形与长期占用隧道空间的缺点，使隧道监测仪器适用性更广、更精准、更便捷。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，包括轨道结构、承台结构和脚架结构，所述轨道结构的底端固定连接有承台结构，所述承台结构下方为脚架结构；
所述轨道结构包括U型轨道、卸力轮轴、测距卷尺，所述U型轨道的端部设置有卸力轮轴和测距卷尺，所述卸力轮轴位于U型轨道端部顶端。
优选的，所述承台结构包括承轨板、螺栓、中空圆台、测距传感器主体、测距传感器显示仪和水准管，所述U型轨道的底端设置有承轨板，所述承轨板由两块铝合金插板制成，所述铝合金插板表面开设有多个螺纹圆孔，所述承轨板的底端通过螺栓固定连接有中空圆台，所述中空圆台朝两侧U型轨道方向分别内置测距传感器显示仪、水准管和测距传感器主体。
优选的，所述脚架结构包括伸缩腿和卡栓，所述中空圆台的底端设置有多个伸缩腿，所述伸缩腿处设置有用于调节伸缩长度的卡栓。
优选的，所述U型轨道由铝合金钢板制成，并由所需搭载的监测机器人轮轴形状大小与隧道线型确定其U型轨道的大小与曲率。
优选的，所述卸力轮轴由金属圆环型滚轴制成，并由搭载的监测机器人轮轴大小确定其滚轴所在U型轨道端部位置的高度和大小。
优选的，所述测距卷尺为高精度刻度的非柔性卷尺，由所定隧道监测位置到隧道壁的距离确定其测距卷尺最大可量长度。
优选的，所述铝合金插板的大小和可抽查长度由所载监测机器人宽度大小决定。
优选的，所述中空圆台由不锈钢板制成，所述中空圆台由内置的测距传感器显示仪、水准管、测距传感器主体和供电设备确定中空大小与形状。
优选的，所述伸缩腿由不锈钢材制成，所述伸缩腿底部呈现梯形设计，为便于卡栓固定伸缩腿，所述伸缩腿的非梯形部分表面设置有细小突起条痕。
优选的，所述承轨板与U型轨道为便于携带便捷两者为非固定连接，所述承轨板与U型轨道为搭载嵌入式连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所述的卸力滚轴能调节高度，能很好地卸载监测机器人残余动力与适用不同大小的测量机器人轮轴。
2.本发明所述的测距卷尺为高精度刻度的非柔性卷尺，能精准测量仪器到隧道壁的距离，从而精准定距安置仪器；并有效地防止了测距传感器主体电源不足等问题。
3.本发明轨道为U型铝合金板制成的轨道，能很好地放置测量机器人脱轨和轨道断裂的情况。
4.本发明所述承轨板为抽插式铝合金板制成，能承载足够重量，并且承轨板设有可调节螺栓孔，能适应不同宽度的监测机器人；该承轨板为可拆卸结构，与轨道为搭载嵌入式连接方式，能更好地体现该结构的便携性。
5.本发明所述中空圆台的中空设计，内置测距传感器显示仪、水准管、测距传感器主体和供电设备，使结构空间得以充分利用并使装置更加美观。
6.本发明所述测距传感器主体与测距传感器显示仪分别安放在中空圆台两侧，能很好地通过测距传感器显示仪实时显示仪器与隧道壁的距离，从而实现定距安置轨道；并且水准管与测距传感器主体为上下紧密安置，能实现定距整平同步完成。
7.本发明所述伸缩腿由不锈钢材制成，能防止泥土侵蚀仪器；底部呈现梯形设计，能很好地在恶劣隧道地形安置仪器；非梯形部分表面有细小突起条痕，能便于卡栓固定伸缩腿。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明结构透视线图；
图2为本发明抽插式铝合金板；
图3为本发明整体结构的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
图中：1、水准管；2、测距传感器显示仪；3、中空圆台；4、卡栓；5、螺栓；6、螺纹圆孔；7、U型轨道；8、卸力轮轴；9、测距卷尺；10、铝合金插板；11、承轨板；12、测距传感器主体；13、伸缩腿。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
请参阅图1－图3，一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，包括轨道结构、承台结构和脚架结构，轨道结构的底端固定连接有承台结构，承台结构下方为脚架结构；
轨道结构包括U型轨道7、卸力轮轴8、测距卷尺9，U型轨道7的端部设置有卸力轮轴8和测距卷尺9，卸力轮轴8位于U型轨道7端部顶端。
承台结构包括承轨板11、螺栓5、中空圆台3、测距传感器主体12、测距传感器显示仪2和水准管1，U型轨道7的底端设置有承轨板11，承轨板11由两块铝合金插板10制成，铝合金插板10表面开设有多个螺纹圆孔6，承轨板11的底端通过螺栓5固定连接有中空圆台3，中空圆台3朝两侧U型轨道7方向分别内置测距传感器显示仪2、水准管1和测距传感器主体12；
脚架结构包括伸缩腿13和卡栓4，中空圆台3的底端设置有多个伸缩腿13，伸缩腿13处设置有用于调节伸缩长度的卡栓4；
U型轨道7由铝合金钢板制成，并由所需搭载的监测机器人轮轴形状大小与隧道线型确定其U型轨道7的大小与曲率；
卸力轮轴8由金属圆环型滚轴制成，并由搭载的监测机器人轮轴大小确定其滚轴所在U型轨道7端部位置的高度和大小；
测距卷尺9为高精度刻度的非柔性卷尺，由所定隧道监测位置到隧道壁的距离确定其测距卷尺9最大可量长度；
铝合金插板10的大小和可抽查长度由所载监测机器人宽度大小决定；
中空圆台3由不锈钢板制成，中空圆台3由内置的测距传感器显示仪2、水准管1、测距传感器主体12和供电设备确定中空大小与形状；
伸缩腿13由不锈钢材制成，伸缩腿13底部呈现梯形设计，为便于卡栓4固定伸缩腿13，伸缩腿13的非梯形部分表面设置有细小突起条痕；
承轨板11与U型轨道7为便于携带便捷两者为非固定连接，承轨板11与U型轨道7为搭载嵌入式连接。
实施例
为了验证本发明搭载监测机器人在施工隧道监测的适用、便捷、高效性，针对施工隧道分别安装贴地固定式轨道和本发明轨道装置进行从便捷性，适用性比较分析。其中施工隧道选取某正建设施工的省道公路隧道。轨道安放在距左侧隧道壁的2m位置，轨道与承轨板11为铝合金材质，监测机器人轮轴宽5cm，监测机器人两轮轴间距50cm，隧道为直线型隧道。先对安装贴地固定式轨道进行隧道安装便捷性与适用性分析，包括以下步骤：
步骤一：用测距尺测出距离左侧隧道壁2m位置，并做好标记。
步骤二：用运输车将轨道托运到相关标记位置，并通过铆钉安装承轨，安装过程中通过人为测量两轨道间距并对沿路路面不平与大型石块位置，需人为整平与搬运石块。
步骤三：轨道安装完成后，假设隔离警示柱，防制人为踩踏和机器行驶的碾压损坏。
步骤四：放置监测机器人，进行隧道监测。
步骤五：监测结束，拆除轨道。先移除监测机器人，再依次拔出固定轨道的铆钉并拆除轨道，最后运输车托运走轨道。
步骤三：按照50cm间距安装轨道。
为了验证本发明搭载监测机器人在施工隧道监测的适用、便捷、高效性，针对施工隧道分别安装贴地固定式轨道和本发明轨道装置进行从便捷性，适用性比较分析。其中施工隧道选取某正建设施工的省道公路隧道。轨道安放在距左侧隧道壁的2m位置，轨道与承轨板11为铝合金材质，监测机器人轮轴宽5cm，监测机器人两轮轴间距50cm，隧道为直线型隧道。对安装本发明轨道装置进行隧道安装便捷性与适用性分析，包括以下步骤：
步骤一：携带隧道装置到隧道左侧位置，通过脚架架立起承台，承台通过螺栓固定住承轨板，并在承轨板两侧安装宽5cm的U型轨道。
步骤二：首先，监测机器人两轮轴间距为50cm,因此通过承轨板的螺纹圆孔调整两U型轨道间距为50cm。其次，通过量程大于2.5m的高精度测距传感器或最大量程大于2.5m的非柔性卷尺测量装置到隧道壁的距离值，当调整到预设的2m左右时，通过与长方形水准管协同调节各脚架位置使装置精准整平并定距好装置。。
步骤三：装置安置好后，放置监测机器人进行隧道监测。在隧道监测过程中，监测机器人许多次循环监测，当机器人到监测终点或回到监测起点时仍有剩余动力，则将通过卸力轮将剩余动力消耗，从而成功执行后续指令。
步骤四：隧道监测完毕后，现移除监测机器人，再依次拆除U型轨道、承轨板和支架。
由上述安装贴地固定式轨道和本发明轨道装置进行的从便捷性，适用性的比较分析，可知本发明装置无论从便捷性还是适用性均远远优于贴地固定式轨道装置。
综合上述可知：
本发明针对技术问题采用上述各实施例的技术方案，通过上述设置，本申请必然能解决上述技术问题，同时，实现以下技术效果：
1.本发明所述的卸力滚轴能调节高度，能很好地卸载监测机器人残余动力与适用不同大小的测量机器人轮轴。
2.本发明所述的测距卷尺为高精度刻度的非柔性卷尺，能精准测量仪器到隧道壁的距离，从而精准定距安置仪器；并有效地防止了测距传感器主体电源不足等问题。
3.本发明轨道为U型铝合金板制成的轨道，能很好地放置测量机器人脱轨和轨道断裂的情况。
4.本发明所述承轨板为抽插式铝合金板制成，能承载足够重量，并且承轨板设有可调节螺栓孔，能适应不同宽度的监测机器人；该承轨板为可拆卸结构，与轨道为搭载嵌入式连接方式，能更好地体现该结构的便携性。
5.本发明所述中空圆台的中空设计，内置测距传感器显示仪、水准管、测距传感器主体和供电设备，使结构空间得以充分利用并使装置更加美观。
6.本发明所述测距传感器主体与测距传感器显示仪分别安放在中空圆台两侧，能很好地通过测距传感器显示仪实时显示仪器与隧道壁的距离，从而实现定距安置轨道；并且水准管与测距传感器主体为上下紧密安置，能实现定距整平同步完成。
7.本发明所述伸缩腿由不锈钢材制成，能防止泥土侵蚀仪器；底部呈现梯形设计，能很好地在恶劣隧道地形安置仪器；非梯形部分表面有细小突起条痕，能便于卡栓固定伸缩腿。
8.本发明在组装搭建时简单方便，投入资金较少。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：包括轨道结构、承台结构和脚架结构，所述轨道结构的底端固定连接有承台结构，所述承台结构下方为脚架结构；
所述轨道结构包括U型轨道（7）、卸力轮轴（8）、测距卷尺（9），所述U型轨道（7）的端部设置有卸力轮轴（8）和测距卷尺（9），所述卸力轮轴（8）位于U型轨道（7）端部顶端。
2.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述承台结构包括承轨板（11）、螺栓（5）、中空圆台（3）、测距传感器主体（12）、测距传感器显示仪（2）和水准管（1），所述U型轨道（7）的底端设置有承轨板（11），所述承轨板（11）由两块铝合金插板（10）制成，所述铝合金插板（10）表面开设有多个螺纹圆孔（6），所述承轨板（11）的底端通过螺栓（5）固定连接有中空圆台（3），所述中空圆台（3）朝两侧U型轨道（7）方向分别内置测距传感器显示仪（2）、水准管（1）和测距传感器主体（12）。
3.根据权利要求2所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述脚架结构包括伸缩腿（13）和卡栓（4），所述中空圆台（3）的底端设置有多个伸缩腿（13），所述伸缩腿（13）处设置有用于调节伸缩长度的卡栓（4）。
4.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述U型轨道（7）由铝合金钢板制成，并由所需搭载的监测机器人轮轴形状大小与隧道线型确定其U型轨道（7）的大小与曲率。
5.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述卸力轮轴（8）由金属圆环型滚轴制成，并由搭载的监测机器人轮轴大小确定其滚轴所在U型轨道（7）端部位置的高度和大小。
6.根据权利要求1所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述测距卷尺（9）为高精度刻度的非柔性卷尺，由所定隧道监测位置到隧道壁的距离确定其测距卷尺（9）最大可量长度。
7.根据权利要求2所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述铝合金插板（10）的大小和可抽查长度由所载监测机器人宽度大小决定。
8.根据权利要求2所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述中空圆台（3）由不锈钢板制成，所述中空圆台（3）由内置的测距传感器显示仪（2）、水准管（1）、测距传感器主体（12）和供电设备确定中空大小与形状。
9.根据权利要求3所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述伸缩腿（13）由不锈钢材制成，所述伸缩腿（13）底部呈现梯形设计，为便于卡栓（4）固定伸缩腿（13），所述伸缩腿（13）的非梯形部分表面设置有细小突起条痕。
10.根据权利要求2所述的一种用于施工隧道搭载监测机器人的便携式轨道装置，其特征在于：所述承轨板（11）与U型轨道（7）为便于携带便捷两者为非固定连接，所述承轨板（11）与U型轨道（7）为搭载嵌入式连接。
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