CN219037908U - 盾尾间隙测量装置及盾构机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种盾尾间隙测量装置及盾构机，包括：至少一测量机构，包括光源发射模块以及图像采集模块；至少一防护机构，包括驱动结构以及挡污板，驱动结构安装在测量机构上，驱动结构能驱动挡污板挡于测量机构的前方；至少一调节机构，安装在尾盾上，调节机构能调节测量机构的测量位置。本实用新型能实现对盾尾间隙的非接触式测量，并能根据不同的盾构直径调节测量机构的测量位置，进而提高测量的准确性，未测量的状态下能利用防护机构的挡污板挡于测量机构的前方，避免测量机构被杂物污染而影响其测量功能的正常运行，因此可满足不同直径和恶劣工况下的盾尾间隙的实时测量需求，且运行更稳定、维护成本低。

Description

盾尾间隙测量装置及盾构机

技术领域

本实用新型涉及盾构施工技术领域，特别地，有关于一种盾尾间隙测量装置及盾构机。

背景技术

盾构施工的过程中需要实时测量盾尾间隙，这里的盾尾间隙是指拼装好的管片的外壁与尾盾的内壁之间的径向距离。测量获取的盾尾间隙值有以下作用：一是根据测量获取的盾尾间隙值为盾构机接下来的掘进姿态的调整提供参考，这里的调整掘进姿态是指调整盾构机整体在隧道中的姿态，包括盾构机在隧道中沿上下方向或左右方向的倾斜程度等；二是为拼装下一环管片提供参考；从而保障盾构机能够按照设计轴线正常掘进。

大部分盾构施工过程中，盾尾间隙主要还是以人工测量为主，但人工测量耗时耗力，为提高盾尾间隙测量效率，现有技术中开发了各种盾尾间隙测量装置，但存在各种各样的局限性，有采用图像式测量方法，单光源配合相机使用，但该装置无法有效防污，维护成本较高，且单光源的设计方式鲁棒性较差；还有采用接触式测量，但该方式存在管片拼装过程中易发生碰撞的问题；还有通过支架将盾尾间隙测量装置卡在管片截面上，利用激光测距获取盾尾间隙，该方式每一环都要重新安装装置，操作繁琐；还有采用激光雷达的盾尾间隙测量装置，该装置安装于拼装机上，该装置测量的实时性较差，一环只能测量一次；此外，上述盾尾间隙测量装置都无法适用于不同直径盾构，并且装置的防护性差，容易被渣土或泥水污染而影响其测量功能的正常运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种盾尾间隙测量装置及盾构机，以解决目前盾尾间隙测量装置无法适用于不同直径盾构、并且装置的防护性差的技术问题。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供一种盾尾间隙测量装置，包括：至少一测量机构，包括光源发射模块以及图像采集模块，所述光源发射模块用于发射线性光源至管片的端面上，所述图像采集模块用于获取所述管片与尾盾之间的盾尾间隙图像；至少一防护机构，包括驱动结构以及挡污板，所述驱动结构安装在所述测量机构上，所述挡污板与所述驱动结构连接，所述驱动结构能驱动所述挡污板挡于所述测量机构的前方；至少一调节机构，安装在所述尾盾上，所述测量机构安装在所述调节机构上，所述调节机构能调节所述测量机构的测量位置。

本实用新型的实施方式中，所述调节机构能沿所述尾盾的径向调节所述测量机构的测量位置。

本实用新型的实施方式中，所述调节机构包括调节支架，所述调节支架与所述尾盾连接，所述调节支架上沿所述尾盾的径向间隔排布有多个调节孔，所述测量机构通过第一连接结构安装在对应的所述调节孔处。

本实用新型的实施方式中，多个所述调节孔沿所述尾盾的径向间隔排布呈两列，所述第一连接结构包括两连接板，所述连接板上设有多个第一连接孔以及多个第二连接孔，所述第一连接孔通过连接件与所述测量机构相连接，所述第二连接孔通过连接件与对应的所述调节孔相连接。

本实用新型的实施方式中，所述调节支架上凸设有筋板，所述筋板沿所述尾盾的径向延伸设置并位于两所述连接板之间。

本实用新型的实施方式中，所述光源发射模块包括相互独立设置的第一光源发射单元以及第二光源发射单元，所述第一光源发射单元和所述第二光源发射单元位于所述图像采集模块的两侧。

本实用新型的实施方式中，所述测量机构包括测量壳体，所述测量壳体安装在所述调节机构上，所述光源发射模块和所述图像采集模块安装在所述测量壳体内，所述测量壳体的前端设有三个视窗，三个所述视窗与所述第一光源发射单元、所述第二光源发射单元以及所述图像采集模块相对应。

本实用新型的实施方式中，所述测量壳体的后端设有第一旋钮、第二旋钮以及过线通道，所述第一光源发射单元、所述第二光源发射单元以及所述图像采集模块连接的电缆穿设于所述过线通道中，所述第一光源发射单元通过所述第一旋钮安装在所述测量壳体内，所述第一旋钮用于调整所述第一光源发射单元的光源发射方向，所述第二光源发射单元通过所述第二旋钮安装在所述测量壳体内，所述第二旋钮用于调整所述第二光源发射单元的光源发射方向。

本实用新型的实施方式中，所述驱动结构通过防护壳体安装在所述测量机构上，所述驱动结构包括推进缸、推杆以及第二连接结构，所述推进缸安装在所述防护壳体内并与所述推杆相连接，所述第二连接结构的一端与所述挡污板连接，所述第二连接结构的另一端与所述推杆铰接，所述推进缸能驱动所述推杆伸缩而使所述第二连接结构带动所述挡污板前后摆动。

本实用新型的实施方式中，所述测量机构的数量、所述防护机构的数量以及所述调节机构的数量均为多个，多个所述测量机构沿所述尾盾的周向间隔排布设置。

本实用新型的实施方式中，多个所述测量机构通过电气控制箱与上位机电连接，所述电气控制箱内设有通讯模块、信号转换模块、控制模块以及电源模块。

本实用新型还提供一种盾构机，包括上述盾尾间隙测量装置。

本实用新型的特点及优点是：

本实用新型的盾尾间隙测量装置及盾构机，测量机构通过光源发射模块和图像采集模块实现对盾尾间隙的非接触式测量，并且测量机构通过调节机构安装在尾盾上，从而能根据不同的盾构直径，通过调节机构调节测量机构的测量位置，使得光源发射模块的光源发射位置以及图像采集模块的图像采集位置均调节为最佳的状态，进而提高测量的准确性，此外，通过在测量机构上设置防护机构，未测量的状态下能利用防护机构的挡污板挡于测量机构的前方，避免测量机构被渣土、泥水或其他杂物污染而影响其测量功能的正常运行，因此，本实用新型可满足不同直径和恶劣工况下的盾尾间隙的实时测量需求，且运行更稳定、维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型中盾尾间隙测量装置在尾盾上的安装示意图。

图2为本实用新型中多个测量机构在尾盾上的布置示意图。

图3为本实用新型中盾尾间隙测量装置的模块图。

图4为本实用新型中盾尾间隙测量装置在挡污板为开启状态下的结构示意图。

图5为本实用新型中盾尾间隙测量装置在挡污板为闭合状态下的结构示意图。

图6为本实用新型中调节支架的结构示意图。

图7为本实用新型中第一连接结构的结构示意图。

图8为本实用新型中测量机构的一视角的立体图。

图9为本实用新型中测量机构的另一视角的立体图。

图10为本实用新型中防护机构的结构示意图。

图11为本实用新型中防护机构的局部剖视图。

图中：

100、电气控制箱；M1、电源模块；M2、通讯模块；M3、控制模块；M4、信号转换模块；200、上位机；300、尾盾；

1、调节机构；1-1、调节支架；1-1-1、第一安装板；1-1-2、第二安装板；1-1-3、筋板；1-1-4、调节孔；1-1-5、第三连接孔；1-2、第一连接结构；1-2-1、连接板；1-2-2、第一连接孔；1-2-3、第二连接孔；

2、测量机构；2-1、测量壳体；2-1-1、第四连接孔；2-1-2、后盖板；2-1-3、第三安装板；2-1-4、前盖板；2-1-5、过线通道；2-2、光源发射模块；2-2-1、第一光源发射单元；2-2-2、第二光源发射单元；2-2-3、第一旋钮；2-2-4、第二旋钮；2-3、图像采集模块；

3、防护机构；3-1、挡污板；3-2、驱动结构；3-2-1、第二连接结构；3-2-2、销轴；3-2-3、推杆；3-2-4、推进缸；3-2-5、防护壳体；3-2-6、防护罩；3-2-7、第四安装板；3-2-8、连接杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施方式一

如图1所示，本实用新型提供一种盾尾间隙测量装置，包括：至少一测量机构2，包括光源发射模块2-2以及图像采集模块2-3，光源发射模块2-2用于发射线性光源至管片的端面上，图像采集模块2-3用于获取管片与尾盾300之间的盾尾间隙图像；至少一调节机构1，安装在尾盾300上，测量机构2安装在调节机构1上，调节机构1能调节测量机构2的测量位置。

具体的，结合图2所示，测量机构2的数量以及调节机构1的数量均为多个，多个测量机构2通过多个调节机构1沿尾盾300的周向间隔排布设置。测量机构2呈多点位布置于尾盾300上，测量机构2的底面平行于尾盾300的内壁面，且光源发射模块2-2正对管片的端面。如图3所示，多个测量机构2通过电气控制箱100与上位机200电连接，电气控制箱100内设有通讯模块M2、信号转换模块M4、控制模块M3以及电源模块M1。通过电源模块M1向多个测量机构2的光源发射模块2-2以及图像采集模块2-3提供电能，通过控制模块M3控制多个测量机构2与电源模块M1之间的通断。通过信号转换模块M4接收多个测量机构2的图像采集模块2-3的盾尾间隙图像并转换成上位机200能够接收的信号，并通过通讯模块M2将信号实时传输至上位机200，进而通过上位机200中安装的盾尾间隙监测模块对各个测量机构2的图像采集模块2-3采集的盾尾间隙图像进行处理和分析，从而实现盾构掘进过程中对多个点位的盾尾间隙的实时监测。

盾构掘进施工过程中，一般在管片拼装前或拼装后会对管片的表面的污泥进行清洗，为避免泥水溅射到测量机构2上而造成光源发射模块2-2和图像采集模块2-3无法正常工作，如图4和图5所示，盾尾间隙测量装置还包括至少一防护机构3，防护机构3包括驱动结构3-2以及挡污板3-1，驱动结构3-2安装在测量机构2上，挡污板3-1与驱动结构3-2连接；未测量状态下，驱动结构3-2驱动挡污板3-1为闭合状态，即挡污板3-1挡于测量机构2的光源发射模块2-2以及图像采集模块2-3的前方；测量状态下，驱动结构3-2驱动挡污板3-1为开启状态，即挡污板3-1位于测量机构2的侧方而不会遮挡光源发射模块2-2以及图像采集模块2-3。具体的，多个防护机构3分别对多个测量机构2进行防护。

本实用新型的盾尾间隙测量装置，测量机构2通过光源发射模块2-2和图像采集模块2-3实现对盾尾间隙的非接触式测量，并且测量机构2通过调节机构1安装在尾盾300上，从而能根据不同的盾构直径，通过调节机构1调节测量机构2的测量位置，使得光源发射模块2-2的光源发射位置以及图像采集模块2-3的图像采集位置均调节为最佳的状态，进而提高测量的准确性，此外，通过在测量机构2上设置防护机构3，未测量的状态下能利用防护机构3的挡污板3-1挡于测量机构2的前方，避免测量机构2被渣土、泥水或其他杂物污染而影响其测量功能的正常运行，因此，本实用新型可满足不同直径和恶劣工况下的盾尾间隙的实时测量需求，且运行更稳定、维护成本低。

本实用新型的实施例中，调节机构1可以沿尾盾300的径向X调节测量机构2的测量位置。本实用新型的另一实施例中，调节机构1不仅可以沿尾盾300的径向X调节测量机构2的测量位置，还可以沿尾盾300的轴向调节测量机构2的测量位置。本实用新型的再一实施例中，调节机构1不仅可以沿尾盾300的径向X和尾盾300的轴向调节测量机构2的测量位置，还可以沿尾盾300的周向调节测量机构2的测量位置。此外，调节机构1可以是通过可拆卸连接地方式与测量机构2相连接，进而通过调整测量机构2的安装位置实现对其测量位置的调节，调节机构1还通过能沿所需调节的方向移动设置的如伸缩油缸、电动伸缩杆、直线电机等驱动结构与测量机构2连接，从而通过驱动结构驱动测量机构2移动，实现测量机构2的测量位置的自动调节。

如图4和图5所示，本实用新型的实施方式中，调节机构1包括调节支架1-1，调节支架1-1与尾盾300连接，调节支架1-1上沿尾盾300的径向X间隔排布有多个调节孔1-1-4，测量机构2通过第一连接结构1-2安装在对应的调节孔1-1-4处。

具体的，如图6和图7所示，多个调节孔1-1-4沿尾盾300的径向间隔排布呈两列，第一连接结构1-2包括两连接板1-2-1，连接板1-2-1上设有多个第一连接孔1-2-2以及多个第二连接孔1-2-3，第一连接孔1-2-2通过连接件与测量机构2相连接，第二连接孔1-2-3通过连接件与对应的调节孔1-1-4相连接。调节支架1-1包括相连接的第一安装板1-1-1以及第二安装板1-1-2，第一安装板1-1-1设有用于穿设连接件的第三连接孔1-1-5，以通过连接件固定在尾盾300的内壁面上，第二安装板1-1-2沿尾盾300的径向延伸设置，多个调节孔1-1-4沿尾盾300的径向X间隔排布设置于第二安装板1-1-2上。可选的，第一安装板通过焊接的方式固定在尾盾的内壁面上。

如图4和图5所示，调节支架1-1上凸设有筋板1-1-3，筋板1-1-3沿尾盾300的径向X延伸设置并位于两连接板1-2-1之间。通过设置筋板1-1-3，从而加强调节支架1-1的抗折弯强度。具体的，如图6所示，筋板1-1-3设置于第二安装板1-1-2上并沿尾盾300的径向延伸至第一安装板1-1-1。

如图8所示，为了提高盾尾间隙测量装置的鲁棒性，本实用新型的实施方式中，光源发射模块2-2包括相互独立设置的两个光源发射单元，分别为第一光源发射单元2-2-1以及第二光源发射单元2-2-2，第一光源发射单元2-2-1和第二光源发射单元2-2-2位于图像采集模块2-3的两侧。当其中一光源发射单元出现故障时，如损坏或被障碍物遮挡时，则开启另一光源发射单元，因此不会影响整体的测量结果。

如图1和图8所示，测量机构2包括测量壳体2-1，测量壳体2-1安装在调节机构1上，光源发射模块2-2和图像采集模块2-3安装在测量壳体2-1内，测量壳体2-1的前端设有三个视窗，三个视窗与第一光源发射单元2-2-1、第二光源发射单元2-2-2以及图像采集模块2-3相对应。通过将光源发射模块2-2和图像采集模块2-3安装在测量壳体2-1内，一方面进一步地提高了装置的防护性，另一方面便于进行测量机构2与调节机构1的拆装。具体的，测量壳体2-1大体呈一矩形壳体。测量壳体2-1的前端设有前盖板2-1-4，三个视窗设于该前盖板2-1-4上。测量壳体2-1设有用于安装防护机构的第三安装板2-1-3。测量壳体2-1的两侧均设有第四连接孔2-1-1，根据测量机构2在尾盾300上的布置位置，通过连接件依次穿过第一连接孔1-2-2以及对应一侧的第四连接孔2-1-1，从而将测量壳体2-1与连接板1-2-1相连接。

如图8和图9所示，测量壳体2-1的后端设有第一旋钮2-2-3、第二旋钮2-2-4以及过线通道2-1-5，第一光源发射单元2-2-1、第二光源发射单元2-2-2以及图像采集模块2-3与电气控制箱100连接的通信电缆以及通电电缆穿设于过线通道2-1-5中，第一光源发射单元2-2-1通过第一旋钮2-2-3安装在测量壳体2-1内，第一旋钮2-2-3用于调整第一光源发射单元2-2-1的光源发射方向，第二光源发射单元2-2-2通过第二旋钮2-2-4安装在测量壳体2-1内，第二旋钮2-2-4用于调整第二光源发射单元2-2-2的光源发射方向。具体的，测量壳体2-1的后端设有后盖板2-1-2，第一旋钮2-2-3、第二旋钮2-2-4安装在后盖板2-1-2上，过线通道2-1-5开设于后盖板2-1-2上。

如图10和图11所示，本实用新型的实施方式中，驱动结构3-2通过防护壳体3-2-5安装在测量机构2上，驱动结构3-2包括推进缸3-2-4、推杆3-2-3以及第二连接结构3-2-1，推进缸3-2-4安装在防护壳体3-2-5内并与推杆3-2-3相连接，第二连接结构3-2-1的一端与挡污板3-1连接，第二连接结构3-2-1的另一端与推杆3-2-3铰接，推进缸3-2-4能驱动推杆3-2-3伸缩而使第二连接结构3-2-1带动挡污板3-1前后摆动。通过设置防护壳体3-2-5，一方面对推进缸3-2-4进行防护，进一步地提高装置的防护性，另一方面便于进行防护机构3在测量机构2上的拆装。具体的，防护壳体3-2-5安装在测量壳体2-1上，驱动结构3-2能驱动挡污板3-1挡于三个视窗的前方。防护壳体3-2-5包括防护罩3-2-6以及第四安装板3-2-7，第四安装板3-2-7通过连接件固定在第三安装板2-1-3上，防护罩3-2-6通过连接件罩设于第四安装板3-2-7上。第二连接结构3-2-1通过销轴3-2-2与推杆3-2-3的一端铰接。为了提高挡污板3-1的稳定性，第二连接结构3-2-1的两侧通过连接杆3-2-8与第四安装板3-2-7铰接。

实施方式二

本实用新型还提供一种盾构机，包括盾尾间隙测量装置。本实施方式的盾尾间隙测量装置与实施方式一中盾尾间隙测量装置的具体结构、工作原理以及有益效果均相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (12)

1.一种盾尾间隙测量装置，其特征在于，包括：

至少一测量机构(2)，包括光源发射模块(2-2)以及图像采集模块(2-3)，所述光源发射模块(2-2)用于发射线性光源至管片的端面上，所述图像采集模块(2-3)用于获取所述管片与尾盾(300)之间的盾尾间隙图像；

至少一防护机构(3)，包括驱动结构(3-2)以及挡污板(3-1)，所述驱动结构(3-2)安装在所述测量机构(2)上，所述挡污板(3-1)与所述驱动结构(3-2)连接，所述驱动结构(3-2)能驱动所述挡污板(3-1)挡于所述测量机构(2)的前方；

至少一调节机构(1)，安装在所述尾盾(300)上，所述测量机构(2)安装在所述调节机构(1)上，所述调节机构(1)能调节所述测量机构(2)的测量位置。

2.根据权利要求1所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述调节机构(1)能沿所述尾盾(300)的径向(X)调节所述测量机构(2)的测量位置。

3.根据权利要求2所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述调节机构(1)包括调节支架(1-1)，所述调节支架(1-1)与所述尾盾(300)连接，所述调节支架(1-1)上沿所述尾盾(300)的径向(X)间隔排布有多个调节孔(1-1-4)，所述测量机构(2)通过第一连接结构(1-2)安装在对应的所述调节孔(1-1-4)处。

4.根据权利要求3所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

多个所述调节孔(1-1-4)沿所述尾盾(300)的径向(X)间隔排布呈两列，所述第一连接结构(1-2)包括两连接板(1-2-1)，所述连接板(1-2-1)上设有多个第一连接孔(1-2-2)以及多个第二连接孔(1-2-3)，所述第一连接孔(1-2-2)通过连接件与所述测量机构(2)相连接，所述第二连接孔(1-2-3)通过连接件与对应的所述调节孔(1-1-4)相连接。

5.根据权利要求4所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述调节支架(1-1)上凸设有筋板(1-1-3)，所述筋板(1-1-3)沿所述尾盾(300)的径向(X)延伸设置并位于两所述连接板(1-2-1)之间。

6.根据权利要求1所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述光源发射模块(2-2)包括相互独立设置的第一光源发射单元(2-2-1)以及第二光源发射单元(2-2-2)，所述第一光源发射单元(2-2-1)和所述第二光源发射单元(2-2-2)位于所述图像采集模块(2-3)的两侧。

7.根据权利要求6所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述测量机构(2)包括测量壳体(2-1)，所述测量壳体(2-1)安装在所述调节机构(1)上，所述光源发射模块(2-2)和所述图像采集模块(2-3)安装在所述测量壳体(2-1)内，所述测量壳体(2-1)的前端设有三个视窗，三个所述视窗与所述第一光源发射单元(2-2-1)、所述第二光源发射单元(2-2-2)以及所述图像采集模块(2-3)相对应。

8.根据权利要求7所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述测量壳体(2-1)的后端设有第一旋钮(2-2-3)、第二旋钮(2-2-4)以及过线通道(2-1-5)，所述第一光源发射单元(2-2-1)、所述第二光源发射单元(2-2-2)以及所述图像采集模块(2-3)连接的电缆穿设于所述过线通道(2-1-5)中，所述第一光源发射单元(2-2-1)通过所述第一旋钮(2-2-3)安装在所述测量壳体(2-1)内，所述第一旋钮(2-2-3)用于调整所述第一光源发射单元(2-2-1)的光源发射方向，所述第二光源发射单元(2-2-2)通过所述第二旋钮(2-2-4)安装在所述测量壳体(2-1)内，所述第二旋钮(2-2-4)用于调整所述第二光源发射单元(2-2-2)的光源发射方向。

9.根据权利要求1所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述驱动结构(3-2)通过防护壳体(3-2-5)安装在所述测量机构(2)上，所述驱动结构(3-2)包括推进缸(3-2-4)、推杆(3-2-3)以及第二连接结构(3-2-1)，所述推进缸(3-2-4)安装在所述防护壳体(3-2-5)内并与所述推杆(3-2-3)相连接，所述第二连接结构(3-2-1)的一端与所述挡污板(3-1)连接，所述第二连接结构(3-2-1)的另一端与所述推杆(3-2-3)铰接，所述推进缸(3-2-4)能驱动所述推杆(3-2-3)伸缩而使所述第二连接结构(3-2-1)带动所述挡污板(3-1)前后摆动。

10.根据权利要求1所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

所述测量机构(2)的数量、所述防护机构(3)的数量以及所述调节机构(1)的数量均为多个，多个所述测量机构(2)沿所述尾盾(300)的周向间隔排布设置。

11.根据权利要求10所述的盾尾间隙测量装置，其特征在于，

多个所述测量机构(2)通过电气控制箱(100)与上位机(200)电连接，所述电气控制箱(100)内设有通讯模块(M2)、信号转换模块(M4)、控制模块(M3)以及电源模块(M1)。

12.一种盾构机，其特征在于，包括权利要求1-11中任一项所述的盾尾间隙测量装置。

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