CN213580733U - 隧道衬砌质量自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种隧道衬砌质量自动检测装置，包括：行进单元，在底板上设置有位移传感器，行走机构连接有行走电机；行进方向调整单元，包括与行走机构连接的转向电机、对称设置在所述底板左右两侧的第一测距传感器和第二测距传感器；雷达检测位置调节单元，包括设置在所述底板上的旋转电机，所述旋转电机的转轴连接升降机构的下部，在所述升降机构上端设置有雷达检测单元，在所述雷达检测单元和所述升降机构上端之间设置有压力传感器。本实用新型可以自动进行隧道内壁多个位置的衬砌质量的检测，无需人工操纵，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

Description

隧道衬砌质量自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及交通建设技术领域，更为具体地，涉及一种隧道衬砌质量自动检测装置。

背景技术

在轨道交通的建设中，铁路隧道的安全是十分重要的一个环节，铁路隧道衬砌质量安全的检测内容包括：混凝土与围岩接触面的脱空情况；支护(衬砌)厚度、内部钢拱架、钢筋分布情况；仰拱充填虚渣、虚土及其范围；隧道围岩地质情况等。但是，现有的雷达检测装置自动化性能差，多是采用人工站在高处操作雷达检测装置进行检测，检测效率低、检测精度差，有时很难适应隧道施工现场复杂、恶劣的环境，增加了工人的劳动强度。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种隧道衬砌质量自动检测装置，可以自动进行隧道内壁多个位置的衬砌质量的检测，无需人工操纵，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。

本实用新型提供的一种隧道衬砌质量自动检测装置，包括：行进单元，包括底板和设置在所述底板下方的行走机构，在所述底板上设置有位移传感器，所述行走机构连接有行走电机，所述位移传感器和所述行走电机均连接第一控制器，所述第一控制器根据所述位移传感器的测量值，控制所述行走电机的运行；行进方向调整单元，包括与行走机构连接的转向电机、对称设置在所述底板左右两侧的第一测距传感器和第二测距传感器，所述转向电机、所述第一测距传感器和所述第二测距传感器均连接所述第一控制器，所述第一控制器根据所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值，控制所述转向电机的转向；雷达检测位置调节单元，包括设置在所述底板上的旋转电机，所述旋转电机的转轴朝向并伸出所述底板的后方，所述旋转电机的转轴连接升降机构的下部，在所述升降机构上端设置有雷达检测单元，在所述雷达检测单元和所述升降机构上端之间设置有压力传感器，所述旋转电机、所述升降机构和所述压力传感器均连接所述第二控制器，所述第二控制器控制所述旋转电机按照设定角度旋转后，所述第二控制器控制所述升降机构伸出，并根据所述压力传感器的检测值控制所述升降机构停止伸出；所述第一控制器与所述第二控制器连接，相互通信。

所述第一控制器根据所述位移传感器的测量值，控制所述行走电机的运行，包括：所述位移传感器的测量值达到设定里程时，第一控制器控制所述行走电机停止运行，并传递信号给所述第二控制器，所述第二控制器控制所述旋转电机开始旋转。

所述第二控制器控制所述旋转电机按照设定角度旋转后，所述第二控制器控制所述升降机构伸出，并根据所述压力传感器的检测值控制所述升降机构的停止伸出，包括：所述第二控制器控制所述旋转电机带动所述升降机构旋转到第一设定角度的位置后，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述压力传感器的检测值达到设定压力值，所述第二控制器控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元开始检测，检测完毕后，所述第二控制器控制所述升降机构回收；所述第二控制器控制所述旋转电机按照第二设定角度依次转动，所述旋转电机每次转过第二设定角度后，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述压力传感器的检测值达到设定压力值，所述第二控制器控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元开始检测，检测完毕后，所述第二控制器控制所述升降机构回收；直到所述第二控制器控制所述旋转电机转动到第三设定角度的位置，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述压力传感器的检测值达到设定压力值，所述第二控制器控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元开始检测，检测完毕后，所述第二控制器控制所述升降机构回收，并控制所述旋转电机回正；所述第二控制器给所述第一控制器发送信号，所述第一控制器控制所述行走电机开启。

所述第一控制器根据所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值，控制所述转向电机的转向，包括：所述第一控制器将所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值比较，控制所述转向电机向测量值较大的一侧转动，直到所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值相同，控制所述转向电机回正。

所述行走机构包括设置在所述底板下方四角处的行走轮，设置在所述底板前方的两个行走轮通过连接轴连接，所述转向电机通过转动轴连接所述连接轴的中部，所述底板后方的两个行走轮分别与所述行走电机连接。

在每个行走轮与所述底板之间均设置有减震器。

在所述雷达检测单元和所述升降机构上端之间连接有弹簧，所述压力传感器设置在所述弹簧上端。

所述雷达检测单元包括雷达检测天线夹持器和夹持在所述雷达检测天线夹持器上的雷达检测天线。

所述升降机构为液压升降柱。

在所述底板前方设置有人工操台，在所述人工操作台上设置有所述转向电机的控制手柄和所述行走电机的控制开关。

从上面的描述可知，本实用新型提供的隧道衬砌质量自动检测装置，具有行进单元、行进方向调整单元、雷达检测位置调节单元和雷达检测单元。可以自动进行，在隧道内设定的断面停留，并自动检测断面中设定的位置点的衬砌质量，无需人工操纵，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。本装置结构简单、制作成本低，避免了人工手持雷达检测天线、站在搭建的平台上进行检测，提高了工作效率，降低了劳动强度。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。

在附图中：

图1为根据本实用新型实施例1的隧道衬砌质量自动检测装置的结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例1的隧道衬砌质量自动检测装置的电气连接示意图；

图3为根据本实用新型实施例2的隧道衬砌质量自动检测装置的结构示意图；

其中，1-底板、2-位移传感器、3-行走电机、4-第一控制器、5-转向电机、6-第一测距传感器、7-第二测距传感器、8-旋转电机、9-升降机构、10-压力传感器、11-第二控制器、12-行走轮、13-连接轴、14-转动轴、15-弹簧、16-雷达检测天线夹持器、17-雷达检测天线、18-减震器、19-人工操作台、20-转向电机的控制手柄。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。

图1为根据本实用新型实施例1的隧道衬砌质量自动检测装置的结构示意图，图2为根据本实用新型实施例1的隧道衬砌质量自动检测装置的电气连接示意图。

如图1和2所示，本实施例提出的隧道衬砌质量自动检测装置，可用于在铁路隧道的施工中按照设定好的路线和检测位置点，自动检测隧道衬砌质量。

包括行进单元、行进方向调整单元、雷达检测位置调节单元和雷达检测单元。行进单元用于控制本装置每行走设定里程后停止行走，停在一个断面上，雷达检测位置调节单元按照设定角度转动并伸缩，调整雷达检测单元的检测位置点，使其能够在此断面上检测若干个设定的位置点。行进方向调整单元用于在行进过程中，调整本装置的行走方向，使其在隧道中部行走，雷达检测单元设置在雷达检测位置调节单元的上方，用于检测隧道衬砌质量。

行进单元，包括底板1和设置在底板1下方的行走机构，在底板1的前部设置有位移传感器2，用于测量行走机构移动的距离，行走机构连接有行走电机3，用于驱动行走机构前行，位移传感器2和行走电机3均连接第一控制器4，第一控制器4根据位移传感器2的测量值，控制行走电机3的运行。

第一控制器4上电后，行走电机3启动，行走机构开始前行，位移传感器2实时检测行走机构的位移，将位移值传递给第一控制器4，当位移值达到设定里程时，第一控制器4控制行走电机3停止运行，行走机构不再前行，停在隧道的一个断面上。第一控制器4传递信号给第二控制器11，第二控制器11开始控制雷达检测位置调节单元工作，本装置在此断面上可以进行检测。

行进方向调整单元，可以使行走机构在前行过程中行驶在隧道中间。包括与行走机构连接的转向电机5、对称设置在底板1左右两侧的第一测距传感器6和第二测距传感器7，第一测距传感器6用于检测底板1左侧到隧道左边墙壁的第一距离值，第二测距传感器7用于检测底板1右侧到隧道右边墙壁的第二距离值，底板1为方形。转向电机5、第一测距传感器6和第二测距传感器7均连接第一控制器4，第一控制器4根据第一测距传感器6的测量值即第一距离值和第二测距传感器7的测量值即第二距离值，控制转向电机5的转向。

第一测距传感器6将第一距离值传递给第一控制器4，第二测距传感器7将第二距离值传递给第一控制器4，第一控制器4将第一距离值和第二距离值相比较，控制转向电机5向距离值较大的一侧转动，直到第一距离值和第二距离值相同，控制转向电机5回正，行走机构回正，向正前方前行。

本施例中行走机构包括设置在底板1下方四角处的行走轮12，设置在底板1前方的两个行走轮12通过连接轴13连接，转向电机5通过转动轴14连接连接轴13的中部，底板1后方的两个行走轮12分别与行走电机3连接。

雷达检测位置调节单元，包括设置在底板1上的旋转电机8，旋转电机8的转轴朝向并伸出底板1的后方，旋转电机8的转轴连接升降机构9的下部，在升降机构9上端设置有雷达检测单元。旋转电机8用于带动升降机构9在大约±120°的范围内旋转，基本可以转过一个断面隧壁的范围，升降机构9用于使雷达检测机构伸出，抵在隧壁上。在雷达检测单元和升降机构9上端之间设置有压力传感器10，用于检测雷达检测单元抵在隧壁上产生的压力。旋转电机8、升降机构9和压力传感器10均连接第二控制器11，第二控制器11控制旋转电机8按照设定角度旋转后，第二控制器11控制升降机构9伸出，并根据压力传感器10测量值控制升降机构9的停止伸出。第一控制器4与第二控制器11连接，相互通信。

第一控制器4控制行走电机3停止运行之后，将信号传递给第二控制器11，第二控制器11控制旋转电机8带动升降机构9转动，首先旋转到第一设定角度的位置，第二控制器11控制旋转电机8停止转动，升降机构9处于第一设定角度的位置，第二控制器11控制升降机构9开始伸出，升降机构9上端设置的雷达检测单元贴到隧壁，压力传感器10检测值，传递给第二控制器11，直到检测值达到设定压力值，第二控制器11控制升降机构9停止伸出，雷达检测单元开始检测，检测完毕后，第二控制器11控制所述升降机构9回收到位。设定压力值可为雷达检测单元与隧壁贴合较好时的压力值。然后第二控制器11控制旋转电机8按照每次转动第二设定角度的方式逆时针转动，直到转动到第三设定角度的位置。第一设定角度可为110°，第二设定角度可为44°，第三设定角度可为-110°，若干第二设定角度的和等于第一设定角度与第三设定角度的差。

旋转电机8每次转过第二设定角度后，停止转动，第二控制器11控制升降机构9开始伸出，升降机构9上端设置的雷达检测单元贴到隧壁，压力传感器10检测值，传递给第二控制器11，直到检测值达到设定压力值，第二控制器11控制升降机构9停止伸出，第二控制器11控制雷达检测单元开始检测，检测完毕后，第二控制器11控制升降机构9回收。旋转电机8最后转动到第三设定角度的位置，停止转动，第二控制器11控制升降机构9开始伸出，升降机构9上端设置的雷达检测单元贴到隧壁，压力传感器10检测值，传递给第二控制器11，直到检测值达到设定压力值，第二控制器11控制升降机构9停止伸出，第二控制器11控制雷达检测单元开始检测，检测完毕后，第二控制器11控制升降机构9回收，并控制旋转电机8回正，即回到0°位置，升降机构9竖直向上。一个断面检测完毕。

第二控制器11给第一控制器4发送信号，第一控制器4开启行走电机3，行走机构开始下一设定里程的前进，去检测下一个断面。

雷达检测单元包括雷达检测天线夹持器16和夹持在雷达检测天线夹持器16上的雷达检测天线17。在雷达检测单元的雷达检测天线夹持器16和升降机构9上端之间连接有弹簧15，压力传感器10设置在弹簧15上端。弹簧15可以使雷达检测单元与隧道壁紧密贴合并起到减震作用。

每个行走轮12与底板1之间均设置有减震器18，防止在隧道施工的环境中行走时震动剧烈。底板1前方的两个行走轮12上的减震器18上端与底板1旋转连接，便于减震器18跟随连接轴13转动。行走轮12可为宽轮胎轮子。升降机构9可为液压升降柱。第一控制器和第二控制器均为PLC控制器。

实施例2

图3为根据本实用新型实施例2的隧道衬砌质量自动检测装置的结构示意图；

如图3所示，本实施例提供的隧道衬砌质量自动检测装置，在实施例1的基础上，在底板1前方设置有人工操作台19，人工操作台19为可以容纳人站立的筐体。在人工操作台19上设置有转向电机的控制手柄20、行走电机的控制开关。当本装置使用完毕后，驶出隧道，关闭第一控制器4和第二控制器11，工人站在人工操作台19上，控制转向电机的控制手柄20和行走电机的控制开关，将本装置行驶到停放处。

如上参照附图以示例的方式描述根据本实用新型的隧道衬砌质量自动检测装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的隧道衬砌质量自动检测装置，还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，包括：

行进单元，包括底板和设置在所述底板下方的行走机构，在所述底板上设置有位移传感器，所述行走机构连接有行走电机，所述位移传感器和所述行走电机均连接第一控制器，所述第一控制器根据所述位移传感器的测量值，控制所述行走电机的运行；

行进方向调整单元，包括与行走机构连接的转向电机、对称设置在所述底板左右两侧的第一测距传感器和第二测距传感器，所述转向电机、所述第一测距传感器和所述第二测距传感器均连接所述第一控制器，所述第一控制器根据所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值，控制所述转向电机的转向；

雷达检测位置调节单元，包括设置在所述底板上的旋转电机，所述旋转电机的转轴朝向并伸出所述底板的后方，所述旋转电机的转轴连接升降机构的下部，在所述升降机构上端设置有雷达检测单元，在所述雷达检测单元和所述升降机构上端之间设置有压力传感器，所述旋转电机、所述升降机构和所述压力传感器均连接第二控制器，所述第二控制器控制所述旋转电机按照设定角度旋转后，所述第二控制器控制所述升降机构伸出，并根据所述压力传感器的检测值控制所述升降机构停止伸出；

所述第一控制器与所述第二控制器连接，相互通信。

2.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述第一控制器根据所述位移传感器的测量值，控制所述行走电机的运行，包括：

第一控制器根据所述位移传感器测量的达到设定里程的测量值，控制所述行走电机停止运行；

所述第二控制器根据所述第一控制器传递的控制所述行走电机停止运行的信号，控制所述旋转电机开始旋转。

3.如权利要求2所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述第二控制器控制所述旋转电机按照设定角度旋转后，所述第二控制器控制所述升降机构伸出，并根据所述压力传感器的检测值控制所述升降机构的停止伸出，包括：

所述第二控制器控制所述旋转电机带动所述升降机构旋转到第一设定角度的位置后，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述第二控制器在所述压力传感器的检测值达到设定压力值时控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元在所述升降机构停止伸出时开始检测，所述第二控制器在所述雷达检测单元检测完毕后控制所述升降机构回收；

所述第二控制器控制所述旋转电机每次转过第二设定角度后，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述第二控制器在所述压力传感器的检测值达到设定压力值时控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元在所述升降机构停止伸出时开始检测，所述第二控制器在所述雷达检测单元检测完毕后控制所述升降机构回收；

所述第二控制器控制所述旋转电机转动到第三设定角度的位置时，所述第二控制器控制所述旋转电机停止转动，并控制所述升降机构开始伸出，所述第二控制器在所述压力传感器的检测值达到设定压力值时控制所述升降机构停止伸出，所述雷达检测单元在所述升降机构停止伸出时开始检测，所述第二控制器在所述雷达检测单元检测完毕后控制所述升降机构回收，并控制所述旋转电机回正；所述第一控制器根据所述第二控制器发送的控制所述旋转电机回正的信号控制所述行走电机开启。

4.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述第一控制器根据所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值，控制所述转向电机的转向，包括：

所述第一控制器根据所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值，控制所述转向电机向测量值较大的一侧转动，当所述第一测距传感器的测量值和所述第二测距传感器的测量值相同时，控制所述转向电机回正。

5.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述行走机构包括设置在所述底板下方四角处的行走轮，设置在所述底板前方的两个行走轮通过连接轴连接，所述转向电机通过转动轴连接所述连接轴的中部，所述底板后方的两个行走轮分别与所述行走电机连接。

6.如权利要求5所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，在每个行走轮与所述底板之间均设置有减震器。

7.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，在所述雷达检测单元和所述升降机构上端之间连接有弹簧，所述压力传感器设置在所述弹簧上端。

8.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述雷达检测单元包括雷达检测天线夹持器和夹持在所述雷达检测天线夹持器上的雷达检测天线。

9.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，所述升降机构为液压升降柱。

10.如权利要求1所述的隧道衬砌质量自动检测装置，其特征在于，在所述底板前方设置有人工操作台，在所述人工操作台上设置有所述转向电机的控制手柄和所述行走电机的控制开关。

Images