全文摘要
本实用新型公开了一种公路隧道限界检测装置，包括检测机构和用于带动所述检测机构沿隧道方向移动的移动机构，所述移动机构包括水平设置的底板，所述底板下方前端设置有前导向机构，所述底板后端设置有后驱动机构；所述底板前端通过第一气缸铰接有长度调节机构，所述长度调节机构的自由端转动安装有导轮，所述导轮设置有两个，两个所述导轮沿所述底板的中线对称设置；所述后驱动机构包括转动连接在所述底板后方的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮与第一驱动电机传动连接，所述第二驱动轮与第二驱动电机传动连接，所述第一驱动轮的转动轴上设置有轴编码器。本检测装置具有检测准确，驱动稳定，结构简单，使用方便的优点。
主设计要求
1.一种公路隧道限界检测装置，包括检测机构和用于带动所述检测机构沿隧道方向移动的移动机构，其特征在于，所述移动机构包括水平设置的底板，所述底板下方前端设置有前导向机构，所述底板后端设置有后驱动机构；所述前导向机构包括设置在所述底板下方的第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮之间通过转向机构连接；所述底板前端通过第一气缸铰接有长度调节机构，所述长度调节机构的自由端转动安装有导轮，所述导轮的轴线竖向设置，所述导轮设置有两个，两个所述导轮沿所述底板的中线对称设置；所述后驱动机构包括转动连接在所述底板后方的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮与第一驱动电机传动连接，所述第二驱动轮与第二驱动电机传动连接，所述第一驱动电机和第二驱动电机均安装在所述底板上，所述第一驱动轮的转动轴上设置有轴编码器。
设计方案
1.一种公路隧道限界检测装置，包括检测机构和用于带动所述检测机构沿隧道方向移动的移动机构，其特征在于，所述移动机构包括水平设置的底板，所述底板下方前端设置有前导向机构，所述底板后端设置有后驱动机构；
所述前导向机构包括设置在所述底板下方的第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮之间通过转向机构连接；
所述底板前端通过第一气缸铰接有长度调节机构，所述长度调节机构的自由端转动安装有导轮，所述导轮的轴线竖向设置，所述导轮设置有两个，两个所述导轮沿所述底板的中线对称设置；
所述后驱动机构包括转动连接在所述底板后方的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮与第一驱动电机传动连接，所述第二驱动轮与第二驱动电机传动连接，所述第一驱动电机和第二驱动电机均安装在所述底板上，所述第一驱动轮的转动轴上设置有轴编码器。
2.根据权利要求1所述的一种公路隧道限界检测装置，其特征在于，所述检测机构包括竖向设置在所述底板上的立柱，所述立柱顶端固定安装有稳定云台，所述稳定云台上安装有工业高清摄像机，所述工业高清摄像机正对所述底板前进方向设置，所述立柱上水平安装有连杆，所述连杆朝向所述底板前进方向设置，所述连杆远离所述立柱的一端固定安装有激光发射器安装座，所述激光发射器安装座上安装有激光发射器，还包括工业电脑，所述工业高清摄像机和激光发射器与所述工业电脑连接。
3.根据权利要求2所述的一种公路隧道限界检测装置，所述激光发射器包括三个，其中第一激光发射器安装在所述激光发射器安装座的中部，且所述第一激光发射器的发射端竖直向上设置，所述第二激光发射器和第三激光发射器沿所述第一激光发射器对称设置，所述第二激光发射器的发射端和所述第一激光发射器的发射端呈60°夹角。
4.根据权利要求3所述的一种公路隧道限界检测装置，其特征在于，所述转向机构包括转动安装在所述底板上的第一安装座，所述第一安装座与所述第一导向轮连接，所述底板上还设置有第二安装座，所述第二安装座与所述第二导向轮连接，所述第一安装座上同轴固定安装有第一圆盘，所述第二安装座上同轴固定安装有第二圆盘，所述第一圆盘和所述第二圆盘的轴线竖向设置，所述底板上还设置有第三圆盘，所述第三圆盘的轴线与所述第一圆盘的轴线平行，所述第三圆盘与设置在所述底板上的第三驱动电机转动连接，第一圆盘通过第一转向杆与第三圆盘连接，所述第二圆盘通过第二转向杆与所述第三圆盘连接，所述第一转向杆与所述第二转向杆平行设置，所述第一转向杆与所述第二转向杆与所述第三圆盘的铰接点相对于所述第三圆盘的圆心对称设置。
5.根据权利要求4所述的一种公路隧道限界检测装置，其特征在于，所述长度调节机构包括铰接在所述底板上的第二气缸，所述第二气缸远离所述底板的一端固定安装有第三安装座，所述第三安装座上转动连接有所述导轮，所述第三安装座上还设置有距离传感器。
6.根据权利要求5所述的一种公路隧道限界检测装置，其特征在于，所述底板上设置有电源，所述电源为所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、工业高清摄像机、第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器、轴编码器进行供电。
7.根据权利要求6所述的一种公路隧道限界检测装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第一气缸、第二气缸和轴编码器电性连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及隧道安全检测领域，尤其涉及一种公路隧道限界检测装置。
背景技术
公路隧道是专供汽车运输行驶的通道，公路隧道的修建在改善公路技术状态、缩短运行距离、提高运输能力、减少事故等方面起到重要的作用，为了保障公路隧道的安全，需要对公路隧道进行限界检测，隧道限界又称隧道净空，是指隧道内表面的最小必要距离，以提供界于车辆或运货或人行交通的最近通道和他们的表面间的空间，在检测过程中一旦发现隧道的内侧壁侵入限界范围以内，表明该部分受到的外部压力较大，表面强度难以承受，若得不到及时的修复，变形量会越来越大，存在安全隐患。
一般的隧道限界检测都是采用激光发射器发射激光，打在隧道内壁上形成一个封闭的激光断面，由视觉检测装置，对激光光束进行图像采集和距离计算，判定该断面是否侵入限界范围以内，并采用移动机构连续不间断的将隧道分割为不同断面，并一一检测，最终判定隧道的安全性，轨道隧道可以将移动机构放置在铁轨上，这样便于对移动机构进行定位，数据检测准确，但是公路隧道内没有轨道，只能采用无轨车辆，但是无轨车辆在前进过程中难以保证直线行驶，导致激光发射器与隧道内侧壁之间的距离始终处于浮动状态，另外，公路隧道内部的宽度一定，但是一般情况下会存在弯曲，在公路隧道弯曲的路段，移动机构难以维持在中心点，都为公路隧道的限界检测增加了难度。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种检测准确，驱动稳定，结构简单，使用方便的公路隧道限界检测装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种公路隧道限界检测装置，包括检测机构和用于带动所述检测机构沿隧道方向移动的移动机构，所述移动机构包括水平设置的底板，所述底板下方前端设置有前导向机构，所述底板后端设置有后驱动机构；所述前导向机构包括设置在所述底板下方的第一导向轮和第二导向轮，所述第一导向轮和第二导向轮之间通过转向机构连接；所述底板前端通过第一气缸铰接有长度调节机构，所述长度调节机构的自由端转动安装有导轮，所述导轮的轴线竖向设置，所述导轮设置有两个，两个所述导轮沿所述底板的中线对称设置；所述后驱动机构包括转动连接在所述底板后方的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮与第一驱动电机传动连接，所述第二驱动轮与第二驱动电机传动连接，所述第一驱动电机和第二驱动电机均安装在所述底板上，所述第一驱动轮的转动轴上设置有轴编码器。
在使用时，在进行检测前，将底板置于隧道的起点，通过调整长度调节机构和第一气缸，使得导轮贴在隧道的内侧壁上，在此期间可以调整底板的左右位置，使得底板处于隧道的中线处，长度调节机构收缩，导轮与隧道内侧壁脱离，避免在行进过程中，隧道内侧壁侵入限界范围，导致底板卡住无法行驶。第一驱动电机和第二驱动电机分别带动第一驱动轮和第二驱动轮旋转，为底板提供行走的动力，在隧道的弯曲部分，转向机构配合第一驱动电机和第二驱动电机，实现转弯，第一驱动轮上的轴编码器通过跟随第一驱动轮转动，记录底板的行进距离。本实用新型针对公路隧道限界检测过程中，移动机构无法定位，在隧道弯曲部分行驶方向无法与隧道断面垂直的问题提出了结局方案，保障了检测结果的准确，移动机构的稳定运行，且操作简单，一人即可完成操作，降低了劳动成本。
作为优化，所述检测机构包括竖向设置在所述底板上的立柱，所述立柱顶端固定安装有稳定云台，所述稳定云台上安装有工业高清摄像机，所述工业高清摄像机正对所述底板前进方向设置，所述立柱上水平安装有连杆，所述连杆朝向所述底板前进方向设置，所述连杆远离所述立柱的一端固定安装有激光发射器安装座，所述激光发射器安装座上安装有激光发射器，还包括工业电脑，所述工业高清摄像机和激光发射器与所述工业电脑连接。
这样，激光发射器发出的激光能够在隧道侧壁上形成一条强光线，将隧道的断面结构进行标识，工业高清摄像机对强光线进行捕捉，并记录，由于工业高清摄像机与激光发射器的位置是固定的，因此隧道各个断面所采集的图形应一致，通过工业电脑对采集的图形进行展示、对比分析，若出现强光线轮廓入侵隧道限界，将该区域进行记录，便于及时维护，激光发射器发出的激光较容易捕捉和采集，保障了检测结果的准确性。
作为优化，所述激光发射器包括三个，其中第一激光发射器安装在所述激光发射器安装座的中部，且所述第一激光发射器的发射端竖直向上设置，所述第二激光发射器和第三激光发射器沿所述第一激光发射器对称设置，所述第二激光发射器的发射端和所述第一激光发射器的发射端呈60°夹角。
这样，第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器，发出的激光均为扇形激光，第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器共同围成了隧道内壁180°的侧壁范围，避免产生遗漏，保障过程中图像采集的完整性。
作为优化，所述转向机构包括转动安装在所述底板上的第一安装座，所述第一安装座与所述第一导向轮连接，所述底板上还设置有第二安装座，所述第二安装座与所述第二导向轮连接，所述第一安装座上同轴固定安装有第一圆盘，所述第二安装座上同轴固定安装有第二圆盘，所述第一圆盘和所述第二圆盘的轴线竖向设置，所述底板上还设置有第三圆盘，所述第三圆盘的轴线与所述第一圆盘的轴线平行，所述第三圆盘与设置在所述底座上的第三驱动电机转动连接，第一圆盘通过第一转向杆与第三圆盘连接，所述第二圆盘通过第二转向杆与所述第三转盘连接，所述第一转向杆与所述第二转向杆平行设置，所述第一转向杆与所述第二转向杆与所述第三转盘的铰接点相对于所述第三转盘的圆心对称设置。
这样，第三驱动电机转动，带动第三转盘转动，第三转盘上的第一导向杆和第二导向杆分别带动第一导向轮和第二导向轮做同向转动，保障了转动的角度，通过控制第三驱动电机的转动角度，控制第一导向轮和第二导向轮的转动角度，相较于人为转向保障了精度，使得行进方向与隧道断面垂直。
作为优化，所述长度调节机构包括铰接在所述底座上的第二气缸，所述第二气缸远离所述底板的一端固定安装有第三安装座，所述第三安装座上转动连接有所述导轮，所述第三安装座上还设置有距离传感器。
这样，距离传感器检测第三安装座到达隧道内侧壁的距离，当距离小于导轮直径时，第二气缸停止伸长，通过调节第一气缸使得导轮贴合在内侧壁上，第二气缸能够自由伸缩，相比人工调节，且能够保障导轮的轴线始终竖向设置，保障导向的效果。
作为优化，所述底板上设置有电源，所述电源为所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、工业高清摄像机、第一激光发射器、第二激光发射器、第三激光发射器、轴编码器进行供电。
这样，保障了检测过程中电量的补给。
作为优化，还包括控制器，所述控制器与所述第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、第一气缸、第二气缸和轴编码器电性连接。
这样，可以将隧道的长度，宽度，弯曲部位，曲率，限界信息输入控制器中，控制器控制各个部件协同完成，在直线行驶时，第一驱动电机和第二驱动电机转速一致，保障底板始终呈直线行驶状态，轴编码器记录行驶距离，到达弯曲部分时，位于弯曲部外侧的驱动电机，转速加快，并保障第三驱动电机输出角度与弯曲曲率匹配，保障底板的前进方向始终垂直于隧道的断面，工业高清摄像机才能够采集到断面上激光发射器发出的光，保障整个前进过程信息采集的准确性。
附图说明
图1为本实用新型公开的公路隧道限界检测装置的结构示意图。
图2为图1沿A方向的结构示意图。
图3为图1沿B方向的结构示意图。
图4为转向机构的传动示意图。
图5为激光发射器安装座的结构放大示意图。
图6为图2中C的放大示意图。
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。
参照图1-6，一种公路隧道限界检测装置，包括检测机构和用于带动所述检测机构沿隧道方向移动的移动机构，所述移动机构包括水平设置的底板1，所述底板1下方前端设置有前导向机构，所述底板1后端设置有后驱动机构；所述前导向机构包括设置在所述底板1下方的第一导向轮11和第二导向轮12，所述第一导向轮11和第二导向轮12之间通过转向机构连接；所述底板1前端通过第一气缸13铰接有长度调节机构，所述长度调节机构的自由端转动安装有导轮14，所述导轮14的轴线竖向设置，所述导轮14设置有两个，两个所述导轮14沿所述底板1的中线对称设置；所述后驱动机构包括转动连接在所述底板1后方的第一驱动轮15和第二驱动轮16，所述第一驱动轮15与第一驱动电机17传动连接，所述第二驱动轮16与第二驱动电机18传动连接，所述第一驱动电机16和第二驱动电机18均安装在所述底板1上，所述第一驱动轮的转动轴上设置有轴编码器。
在使用时，在进行检测前，将底板置于隧道的起点，通过调整长度调节机构和第一气缸，使得导轮贴在隧道的内侧壁上，在此期间可以调整底板的左右位置，使得底板处于隧道的中线处，长度调节机构收缩，导轮与隧道内侧壁脱离，避免在行进过程中，隧道内侧壁侵入限界范围，导致底板卡住无法行驶。第一驱动电机和第二驱动电机分别带动第一驱动轮和第二驱动轮旋转，为底板提供行走的动力，在隧道的弯曲部分，转向机构配合第一驱动电机和第二驱动电机，实现转弯，第一驱动轮上的轴编码器通过跟随第一驱动轮转动，记录底板的行进距离。本实用新型针对公路隧道限界检测过程中，移动机构无法定位，在隧道弯曲部分行驶方向无法与隧道断面垂直的问题提出了结局方案，保障了检测结果的准确，移动机构的稳定运行，且操作简单，一人即可完成操作，降低了劳动成本。
具体的，所述轴编码器的型号为EC09E，体积小，便于安装，精度高，适合长时间使用。
本实施例中，所述检测机构包括竖向设置在所述底板1上的立柱2，所述立柱2顶端固定安装有稳定云台21，所述稳定云台21上安装有工业高清摄像机22，所述工业高清摄像机22正对所述底板1前进方向设置，所述立柱2上水平安装有连杆23，所述连杆23朝向所述底板1前进方向设置，所述连杆23远离所述立柱2的一端固定安装有激光发射器安装座24，所述激光发射器安装座24上安装有激光发射器，还包括工业电脑，所述工业高清摄像机22和激光发射器与所述工业电脑连接。
这样，激光发射器发出的激光能够在隧道侧壁上形成一条强光线，将隧道的断面结构进行标识，工业高清摄像机对强光线进行捕捉，并记录，由于工业高清摄像机与激光发射器的位置是固定的，因此隧道各个断面所采集的图形应一致，通过工业电脑对采集的图形进行展示、对比分析，若出现强光线轮廓入侵隧道限界，将该区域进行记录，便于及时维护，激光发射器发出的激光较容易捕捉和采集，保障了检测结果的准确性。
本实施例中，所述激光发射器包括三个，其中第一激光发射器25安装在所述激光发射器安装座24的中部，且所述第一激光发射器25的发射端竖直向上设置，所述第二激光发射器26和第三激光发射器27沿所述第一激光发射器25对称设置，所述第二激光发射器26的发射端和所述第一激光发射器25的发射端呈60°夹角。
这样，第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器，发出的激光均为扇形激光，第一激光发射器、第二激光发射器和第三激光发射器共同围成了隧道内壁180°的侧壁范围，避免产生遗漏，保障过程中图像采集的完整性。
具体的，第一激光发射器25、第二激光发射器26和第三激光发射器27均为结构光激光器，将激光器发出的一字线经过光柱，形成光带，光带互相之间连接，覆盖在隧道的断面上，减少了激光器的使用数量，降低了成本，且光带的轮廓相对于激光点拼接形成的轮廓连续性更强，图像捕捉更清晰，利于进行系统检测。
本实施例中，所述转向机构包括转动安装在所述底板1上的第一安装座3，所述第一安装座3与所述第一导向轮11连接，所述底板上还设置有第二安装座31，所述第二安装座31与所述第二导向轮12连接，所述第一安装座3上同轴固定安装有第一圆盘32，所述第二安装座31上同轴固定安装有第二圆盘33，所述第一圆盘32和所述第二圆盘33的轴线竖向设置，所述底板1上还设置有第三圆盘34，所述第三圆盘34的轴线与所述第一圆盘32的轴线平行，所述第三圆盘34与设置在所述底座1上的第三驱动电机35转动连接，第一圆盘32通过第一转向杆36与第三圆盘34连接，所述第二圆盘33通过第二转向杆37与所述第三转盘34连接，所述第一转向杆36与所述第二转向杆37平行设置，所述第一转向杆36与所述第二转向杆37与所述第三转盘34的铰接点相对于所述第三转盘34的圆心对称设置。
这样，第三驱动电机转动，带动第三转盘转动，第三转盘上的第一导向杆和第二导向杆分别带动第一导向轮和第二导向轮做同向转动，保障了转动的角度，通过控制第三驱动电机的转动角度，控制第一导向轮和第二导向轮的转动角度，相较于人为转向保障了精度，使得行进方向与隧道断面垂直。
本实施例中，所述长度调节机构包括铰接在所述底座1上的第二气缸4，所述第二气缸4远离所述底板1的一端固定安装有第三安装座41，所述第三安装座41上转动连接有所述导轮14，所述第三安装座41上还设置有距离传感器42。
这样，距离传感器检测第三安装座到达隧道内侧壁的距离，当距离小于导轮直径时，第二气缸停止伸长，通过调节第一气缸使得导轮贴合在内侧壁上，第二气缸能够自由伸缩，相比人工调节，且能够保障导轮的轴线始终竖向设置，保障导向的效果，由于存在了长度调节机构，因此节省了底板的宽度，使得底板能够实现体积最小化，便于组装和转运。
具体的，所述距离传感器42的型号为BTL5-P-3800-2，安装方便，检测准确。
具体的，所述第二气缸和所述第一气缸均分别设置有进气管和出气管，进气管和出气管与真空发生器连接，进气管和出气管上设置有电磁阀，电磁阀的通断控制空气压缩机给第一气缸和第二气缸供气和抽气，保障第一气缸和第二气缸的正常使用。
本实施例中，所述底板上设置有电源，所述电源为所述第一驱动电机16、第二驱动电机17、第三驱动电机35、工业高清摄像机22、第一激光发射器25、第二激光发射器26、第三激光发射器27、轴编码器进行供电。
这样，保障了检测过程中电量的补给。
本实施例中，还包括控制器，所述控制器与所述第一驱动电机16、第二驱动电机17、第三驱动电机35、电磁阀和轴编码器电性连接。
这样，可以将隧道的长度，宽度，弯曲部位，曲率，限界信息输入控制器中，控制器控制各个部件协同完成，在直线行驶时，第一驱动电机和第二驱动电机转速一致，保障底板始终呈直线行驶状态，轴编码器记录行驶距离，到达弯曲部分时，位于弯曲部外侧的驱动电机，转速加快，并保障第三驱动电机输出角度与弯曲曲率匹配，保障底板的前进方向始终垂直于隧道的断面，工业高清摄像机才能够采集到断面上激光发射器发出的光，保障整个前进过程信息采集的准确性。
具体的，所述控制器为PLC控制器，型号为为S7-200，所述PLC控制器为本领域工作人员的现有技术，不在做过描述。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖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:CN201920879550.3
申请日:2019-06-12
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:85(重庆)
授权编号:CN209745272U
授权时间:20191206
主分类号:G01C7/06
专利分类号:G01C7/06;B62D63/02
范畴分类:申请人:重庆市公路局
第一申请人:重庆市公路局
申请人地址:401147 重庆市渝北区新牌坊二路148号
发明人:王庆珍;陈弋玫
第一发明人:王庆珍
当前权利人:重庆市公路局
代理人:胡逸然
代理机构:50212
代理机构编号:重庆博凯知识产权代理有限公司 50212
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计