全文摘要
本实用新型公开了一种隧道衬砌无损高效检测系统，解决现有技术对隧道衬砌无损检测时效率低、检测结果误差大的问题。本实用新型包括工作平台、工程运载设备、检测设备；检测设备包括纵向水平保持机构，双级回转式减速器，安装于双级回转式减速器上的三级起重臂，安装于三级起重臂上用于实时对三级起重臂的长度进行补偿的浮动臂，安装于浮动臂上的曲面自适应机构，以及安装于曲面自适应机构上、并用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以对隧道衬砌壁进行无损精确检测的雷达天线夹持机构。本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，检测效率高、检测结果精准。
主设计要求
1.一种隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：包括设有呈水平状态的工作平台(3)并且可在隧道内走行的工程运载设备(1)，以及设于所述工作平台(3)上用于隧道衬砌无损检测的检测设备(2)；所述检测设备(2)包括安装于所述工作平台(3)上用于在隧道纵向方向上进行调节以保持水平状态的纵向水平保持机构(4)，安装于所述纵向水平保持机构(4)顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器(5)，安装于所述双级回转式减速器(5)上的三级起重臂(6)，安装于所述三级起重臂(6)上用于实时对所述三级起重臂(6)的长度进行补偿的浮动臂(7)，安装于所述浮动臂(7)上的曲面自适应机构(8)，以及安装于所述曲面自适应机构(8)上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌壁进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构(9)。
设计方案
1.一种隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：包括设有呈水平状态的工作平台(3)并且可在隧道内走行的工程运载设备(1)，以及设于所述工作平台(3)上用于隧道衬砌无损检测的检测设备(2)；
所述检测设备(2)包括安装于所述工作平台(3)上用于在隧道纵向方向上进行调节以保持水平状态的纵向水平保持机构(4)，安装于所述纵向水平保持机构(4)顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器(5)，安装于所述双级回转式减速器(5)上的三级起重臂(6)，安装于所述三级起重臂(6)上用于实时对所述三级起重臂(6)的长度进行补偿的浮动臂(7)，安装于所述浮动臂(7)上的曲面自适应机构(8)，以及安装于所述曲面自适应机构(8)上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌壁进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构(9)。
2.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：所述纵向水平保持机构(4)包括横向水平固定于所述工作平台(3)顶面上的水平基座(41)，以及转动连接于所述水平基座(41)顶部的水平连接台(42)，所述双级回转式减速器(5)安装于所述水平连接台(42)的顶面中央位置，所述水平连接台(42)可相对于所述水平基座(41)在隧道纵向方向上自由转动，所述水平连接台(42)的底部铰接有用于控制所述水平连接台(42)相对于所述水平基座(41)转动角度以保持所述水平连接台(42)实时处于水平状态的液压缸(43)，所述液压缸(43)有四个，两两一组对称分列于所述水平连接台(42)的底部两侧，所有所述液压缸(43)的底部分别与所述工作平台(3)的顶面铰接。
3.根据权利要求2所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：所述双级回转式减速器(5)包括水平安装于所述水平连接台(42)顶面中央用于调整水平角度的水平蜗轮蜗杆(51)，以及竖直固定于所述水平蜗轮蜗杆(51)上用于调整竖直角度的竖直蜗轮蜗杆(52)，所述水平蜗轮蜗杆(51)上连接有用于驱动所述水平蜗轮蜗杆(51)运行的水平驱动电机(53)，所述竖直蜗轮蜗杆(52)上连接有用于驱动所述竖直蜗轮蜗杆(52)运行的竖直驱动电机(54)，所述三级起重臂(6)安装于所述竖直蜗轮蜗杆(52)上。
4.根据权利要求1所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：所述工程运载设备(1)为工程运输车，所述曲面自适应机构(8)为万向节。
5.根据权利要求4所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：所述浮动臂(7)为液压套筒，并且该液压套筒的底端与所述三级起重臂(6)的顶端连接，该液压套筒的顶端与所述万向节连接。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：所述雷达天线夹持机构(9)包括雷达天线夹持架(91)、雷达天线夹持板(92)、以及调节丝杠(93)；所述雷达天线夹持架(91)安装于所述曲面自适应机构(8)上，所述雷达天线夹持板(92)通过所述调节丝杠(93)安装于所述雷达天线夹持架(91)上，并可相对于所述雷达天线夹持架(91)自由移动。
7.根据权利要求3所述的隧道衬砌无损高效检测系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括设于所述水平连接台(42)上的水平传感器(10)，设于所述雷达天线夹持机构(9)上的距离传感器(11)，设于所述双级回转式减速器(5)上的角度传感器(12)，以及设于所述工程运载设备(1)上并分别与所述水平传感器(10)、所述距离传感器(11)、所述角度传感器(12)、所述水平驱动电机(53)、所述竖直驱动电机(54)、所述浮动臂(7)和所有所述液压缸(43)连接的PLC控制器(13)。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种隧道衬砌无损高效检测系统。
背景技术
在隧道修建完后，需要对隧道衬砌进行无损检测，同时，在隧道投入运营后，每隔一段时间也需要对隧道衬砌进行无损检测，以保证隧道能够安全运营，现有的隧道衬砌无损检测设备一般是人工托举天线对隧道衬砌进行无损检测，如此易发生安全事故，且由于体力等因素，不能确保天线时刻与衬砌表面保持紧密贴合，测线位置定位不准确，直接影响到部分测线段落的数据采集质量，导致对部分衬砌存在误判、漏判。
因此，设计一种可快速、准确对隧道衬砌质量进行无损检测台车，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供隧道衬砌无损高效检测系统，解决现有技术对隧道衬砌无损检测的效率低、检测结果误差大的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
隧道衬砌无损高效检测系统，包括设有呈水平状态的工作平台并且可在隧道内走行的工程运载设备，以及设于所述工作平台上用于隧道衬砌无损检测的检测设备；
所述检测设备包括安装于所述工作平台上用于在隧道纵向方向上进行调节以保持水平状态的纵向水平保持机构，安装于所述纵向水平保持机构顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器，安装于所述双级回转式减速器上的三级起重臂，安装于所述三级起重臂上用于实时对所述三级起重臂的长度进行补偿的浮动臂，安装于所述浮动臂上的曲面自适应机构，以及安装于所述曲面自适应机构上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌壁进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构。
进一步地，所述纵向水平保持机构包括横向水平固定于所述工作平台顶面上的水平基座，以及转动连接于所述水平基座顶部的水平连接台，所述双级回转式减速器安装于所述水平连接台的顶面中央位置，所述水平连接台可相对于所述水平基座在隧道纵向方向上自由转动，所述水平连接台的底部铰接有用于控制所述水平连接台相对于所述水平基座转动角度以保持所述水平连接台实时处于水平状态的液压缸，所述液压缸有四个，两两一组对称分列于所述水平连接台的底部两侧，所有所述液压缸的底部分别与所述工作平台的顶面铰接。
进一步地，所述双级回转式减速器包括水平安装于所述水平连接台顶面中央用于调整水平角度的水平蜗轮蜗杆，以及竖直固定于所述水平蜗轮蜗杆上用于调整竖直角度的竖直蜗轮蜗杆，所述水平蜗轮蜗杆上连接有用于驱动所述水平蜗轮蜗杆运行的水平驱动电机，所述竖直蜗轮蜗杆上连接有用于驱动所述竖直蜗轮蜗杆运行的竖直驱动电机，所述三级起重臂安装于所述竖直蜗轮蜗杆上。
进一步地，所述工程运载设备为轮胎式工程运输车。
进一步地，所述曲面自适应机构为万向节。
进一步地，所述浮动臂为液压套筒，并且该液压套筒的底端与所述三级起重臂的顶端连接，该液压套筒的顶端与所述万向节连接。
具体地说，所述雷达天线夹持机构包括雷达天线夹持架、雷达天线夹持板、以及调节丝杠；所述雷达天线夹持架安装于所述曲面自适应机构上，所述雷达天线夹持板通过所述调节丝杠安装于所述雷达天线夹持架上，并可相对于所述雷达天线夹持架自由移动。
进一步地，还包括控制系统，所述控制系统包括设于所述水平连接台上的水平传感器，设于所述雷达天线夹持机构上的距离传感器，设于所述双级回转式减速器上的角度传感器，以及设于所述工程运载设备上并分别与所述水平传感器、所述距离传感器、所述角度传感器、所述水平驱动电机、所述竖直驱动电机、所述浮动臂和所有所述液压缸连接的PLC控制器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，检测效率高、检测结果精准。
本实用新型通过在工程运载设备上设纵向水平保持机构、双级回转式减速器、三级起重臂、浮动臂、曲面自适应机构和雷达天线夹持机构，可有效保证位于雷达天线夹持机构内的雷达天线贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，同时滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行，以对隧道衬砌壁进行无损精确检测，同时依靠工程车运载前行，检测效率高。
本实用新型雷达天线夹持机构包括雷达天线夹持架、雷达天线夹持板和调节丝杠，雷达天线夹持板通过调节丝杠安装于雷达天线夹持架上，并且可在调节丝杠的调节下相对于雷达天线夹持架自由移动，以对安装于雷达天线夹持架上的雷达天线夹紧或松开，可极大方便雷达天线的安装及拆卸，便于后期维修。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为图1中的A部放大图。
图3为本实用新型检测设备示意图。
图4为本实用新型雷达天线夹持机构结构示意图。
图5为本实用新型控制系统连接框图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-工程运载设备、2-检测设备、3-工作平台、4-纵向水平保持机构、5-双级回转式减速器、6-三级起重臂、7-浮动臂、8-曲面自适应机构、9-雷达天线夹持机构、10-水平传感器、11-距离传感器、12-角度传感器、13-PLC控制器、41- 水平基座、42-水平连接台、43-液压缸、51-水平蜗轮蜗杆、52-竖直蜗轮蜗杆、 53-水平驱动电机、54-竖直驱动电机、91-雷达天线夹持架、92-雷达天线夹持板、 93-调节丝杠。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1-5所示，本实用新型提供的一种隧道衬砌无损高效检测系统，结构简单、设计科学合理，使用方便，检测效率高、检测结果精准。本实用新型包括设有呈水平状态的工作平台3并且可在隧道内走行的工程运载设备1，以及设于所述工作平台3上用于隧道衬砌无损检测的检测设备2。检测设备依靠工程运载设备运载前行，检测效率高。
本实用新型所述检测设备2包括安装于所述工作平台3上用于在隧道纵向方向上进行调节以保持水平状态的纵向水平保持机构4，安装于所述纵向水平保持机构4顶面用于在水平和竖直方向上进行角度调节的双级回转式减速器5，安装于所述双级回转式减速器5上的三级起重臂6，安装于所述三级起重臂6上用于实时对所述三级起重臂6的长度进行补偿的浮动臂7，安装于所述浮动臂7上的曲面自适应机构8，以及安装于所述曲面自适应机构8上、用于贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行、以夹持对隧道衬砌壁进行无损精确检测的雷达天线的雷达天线夹持机构9。
本实用新型通过在工程运载设备上设纵向水平保持机构、双级回转式减速器、三级起重臂、浮动臂、曲面自适应机构和雷达天线夹持机构，可有效保证位于雷达天线夹持机构内的雷达天线贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，同时滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行，以对隧道衬砌壁进行无损精确检测，同时依靠工程车运载前行，检测效率高。
本实用新型所述纵向水平保持机构4包括横向水平固定于所述工作平台3 顶面上的水平基座41，以及转动连接于所述水平基座41顶部的水平连接台42，所述双级回转式减速器5安装于所述水平连接台42的顶面中央位置，所述水平连接台42可相对于所述水平基座41在隧道纵向方向上自由转动，所述水平连接台42的底部铰接有用于控制所述水平连接台42相对于所述水平基座41转动角度以保持所述水平连接台42实时处于水平状态的液压缸43，所述液压缸43 有四个，两两一组对称分列于所述水平连接台42的底部两侧，所有所述液压缸 43的底部分别与所述工作平台3的顶面铰接。
本实用新型水平基座41固定在工作平台3的顶面上，水平连接台42与水平基座41转动连接，并且水平连接台42底部两侧分别设两个并排分布的液压缸43，当工程运载设备1所运行的路线上出现凹凸不平时，通过四个液压缸43 的不同伸缩，可以对水平连接台42进行精准调节，使水平连接台42能实时保持水平状态，从而保证雷达天线夹持机构9能实时贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行，以保证检测结果的精确性。
本实用新型所述双级回转式减速器5包括水平安装于所述水平连接台42顶面中央用于调整水平角度的水平蜗轮蜗杆51，以及竖直固定于所述水平蜗轮蜗杆51上用于调整竖直角度的竖直蜗轮蜗杆52，所述水平蜗轮蜗杆51上连接有用于驱动所述水平蜗轮蜗杆51运行的水平驱动电机53，所述竖直蜗轮蜗杆52 上连接有用于驱动所述竖直蜗轮蜗杆52运行的竖直驱动电机54，所述三级起重臂6安装于所述竖直蜗轮蜗杆52上。
本实用新型水平蜗轮蜗杆51和竖直蜗轮蜗杆52可以分别对三级起重臂6 在水平方向和竖直方向上的角度进行调节，当工程运载设备1所运行的路线上出现障碍物需要绕道时，水平驱动电机53和竖直驱动电机54分别驱动水平蜗轮蜗杆51和竖直蜗轮蜗杆52运行，从而可以有效保证三级起重臂6与隧道衬砌壁之间的角度不变，从而可保证雷达天线夹持机构9的滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行，以对隧道衬砌壁进行无损精确检测。
本实用新型所述工程运载设备1为轮胎式工程运输车，所述曲面自适应机构8为万向节，所述浮动臂7为液压套筒，并且该液压套筒的底端与所述三级起重臂6的顶端连接，该液压套筒的顶端与所述万向节连接。当工程运载设备1 所运行的路线上出现障碍物需要绕道时，液压套筒可以调节三级起重臂6的长度，从而可以有效保证雷达天线夹持机构9可以贴紧在隧道衬砌壁面上滑行，同时万向节的设计可以使雷达天线夹持机构9自动适应隧道衬砌壁曲面，保证检测结果的精确性。
本实用新型所述雷达天线夹持机构9包括雷达天线夹持架91、雷达天线夹持板92、以及调节丝杠93；所述雷达天线夹持架91安装于所述曲面自适应机构8上，所述雷达天线夹持板92通过所述调节丝杠93安装于所述雷达天线夹持架91上，并可相对于所述雷达天线夹持架91自由移动。
本实用新型雷达天线夹持机构包括雷达天线夹持架、雷达天线夹持板和调节丝杠，雷达天线夹持板通过调节丝杠安装于雷达天线夹持架上，并且可在调节丝杠的调节下相对于雷达天线夹持架自由移动，以对安装于雷达天线夹持架上的雷达天线夹紧或松开，可极大方便雷达天线的安装及拆卸，便于后期维修。
还包括控制系统，所述控制系统包括设于所述水平连接台42上的水平传感器10，设于所述雷达天线夹持机构9上的距离传感器11，设于所述双级回转式减速器5上的角度传感器12，以及设于所述工程运载设备1上并分别与所述水平传感器10、所述距离传感器11、所述角度传感器12、所述水平驱动电机53、所述竖直驱动电机54、所述浮动臂7和所有所述液压缸43连接的PLC控制器 13。
控制系统中的水平传感器10、距离传感器11和角度传感器12可以实时检测隧道衬砌无损检测系统在运行过程中的相应参数，并将所检测到的参数实时传送至PLC控制器13，当工程运载设备1的运行路线上出现凸凹不平、或遇到障碍需要绕道时，水平传感器10、距离传感器11和角度传感器12所检测到的参数会出现变化，并且雷达天线夹持机构9的运行路线也会开始随之改变，此时，PLC控制器13实时控制水平驱动电机53、竖直驱动电机54、浮动臂7和液压缸43做出相应的补偿，使雷达天线夹持机构9的运行路线保持贴紧在隧道衬砌壁面上并保持在隧道衬砌壁面同一高度滑行、且滑行方向始终与隧道纵轴线方向平行的运行状态，以对隧道衬砌壁进行无损精确检测。
值得注意的是，本实用新型中的水平传感器10、距离传感器11、角度传感器12和PLC控制器13均为现有常规设备仪器，其结构及工作原理均为现有已知技术，因此在此不作赘述，并且PLC控制器13分别与水平传感器10、距离传感器11、角度传感器12、水平驱动电机53、竖直驱动电机54、浮动臂7和所有液压缸43之间的连接以及控制联动原理等也是现有已知的成熟技术，因此关于这一部分内容在此也不作赘述。本实用新型三级起重臂为现有结构，其具体结构在此不赘述，本实施例所用三级起重臂如图3所示。
本实用新型在工作时，需在轮胎式工程运载设备行走的过程中，通过一系列驱动部件将雷达天线夹持机构9贴紧在隧道壁面上、在同一高度上行走，且行走方向始终与隧道纵轴线方向平行，以达到对隧道衬砌的无损检测。理想工作环境为轮胎式工程运载设备在行走时，完全与隧道衬砌壁面保持平行，且路面十分平整。然而，实际工作时，由于人为造作无法如此精准，且路面不可避免的有凹坑或者障碍物，因此轮胎式工程运载设备的运行总是不平稳的，因此，需要上述一系列机构保持雷达天线夹持机构达到要求的运行轨迹。首先，当遇到路面下凹时，轮胎式工程运载设备前轮在通过凹坑时将下陷，此时隧道衬砌质量检测台车发生倾斜，安装在纵向水平保持机构上的水平传感器将检测到平台前方的倾角及降低高度，然后由控制系统控制液压缸动作使纵向水平保持机构恢复水平，同时通过双级回转式减速器的仰俯补偿雷达天线加持机构的高度下降。
横向倾斜通过双级回转式减速器的仰俯补偿雷达天线加持机构高度的变化。
当遇到障碍物时，轮胎式工程运载设备需曲线行驶绕过障碍物，为了使雷达天线加持机构断面紧贴在隧道壁面上，双级回转式减速器将动作抵消轮胎式工程运载设备回转产生的角度，浮动臂将动作抵消汽车回转增大的距离。本例中假设轮胎式工程运载设备向左前方行驶，双级回转式减速器将向右回转，浮动机构将伸长缩短。
由于司机驾驶产生的角度同理解决。
隧道壁面不是理想的平整的面，而是存在接缝或凹凸不平的。因此，为了能使雷达天线加持机构紧贴在隧道壁面上，在雷达天线前端设计了浮动臂以及曲面自适应机构。
所述工程运载设备1可以选用轮胎式运输车，也可以选用轨行式运输车。
上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920039369.1
申请日:2019-01-08
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:90(成都)
授权编号:CN209446784U
授权时间:20190927
主分类号:G01V 3/12
专利分类号:G01V3/12;B25J18/00;B60P3/00
范畴分类:31G;
申请人:中铁西南科学研究院有限公司
第一申请人:中铁西南科学研究院有限公司
申请人地址:610000 四川省成都市金牛区西月城街118号
发明人:吴剑;张龙;袁玮;高红兵;高菊茹;张博;杜俊;孙坤;温晓凯;王耀;涂文轩
第一发明人:吴剑
当前权利人:中铁西南科学研究院有限公司
代理人:陈春华
代理机构:51239
代理机构编号:成都众恒智合专利代理事务所(普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计