一种全断面隧道掘进机出渣检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，用以解决现有出渣检测装置不能较好地识别出渣片轮廓的问题。本发明专利技术包括十字桁架、工业相机、三维扫描仪、电动直线导轨和紧固架，十字桁架侧部固定有工业相机，十字桁架端部设有与工业相机相匹配的线性灯源；十字桁架的底部固定有云台，云台上设有三维扫描仪；十字桁架上部固定有可沿X轴、Y轴和Z轴移动的电动直线导轨，电动直线导轨上设有控制盒。本发明专利技术采用了工业相机与三维扫描仪组合检测方式增加了获取出渣信息的维度，可进行X、Y、Z方向移动及水平与竖直面内的转动；以皮带机转速为参照，通过规划运动控制可实现特定区域的多角度跟踪扫描；可应用在TBM、盾构机或顶管机等的出渣检测中。

A Slag Discharge Detection Device for Full Section Tunnel Boring Machine

The invention provides a slag discharging detection device for a full-face tunnel boring machine, which can solve the problem that the existing slag discharging detection device can not better recognize the slag contour. The invention comprises a cross truss, an industrial camera, a three-dimensional scanner, an electric linear guide rail and a fastening frame, an industrial camera is fixed at the side of the cross truss, a linear lamp source matching the industrial camera at the end of the cross truss, a cloud platform is fixed at the bottom of the cross truss and a three-dimensional scanner is installed on the cloud platform, and an electric straight line which can move along the X, Y and Z axes is fixed on the upper part of the cross truss. A control box is arranged on the guide rail and the electric linear guide rail. The invention adopts the combined detection method of industrial camera and three-dimensional scanner to increase the dimension of slag information acquisition, and can move in X, Y and Z directions and rotate in horizontal and vertical planes; with the speed of belt conveyor as reference, multi-angle tracking scanning can be realized in a specific area through planned motion control; it can be applied in slag extraction detection of TBM, shield machine or pipe jacking machine.

【技术实现步骤摘要】
一种全断面隧道掘进机出渣检测装置
本专利技术属于隧道施工设备的
，尤其涉及一种全断面隧道掘进机出渣检测装置。
技术介绍
全断面隧道掘进机在施工过程中为了建立掘进性能与围岩状况的对应关系，需要对切削后的渣片进行分析。在目前出渣检测装置中大部分采用工业相机的拍照方式，通过对拍照下来的图像进行分割，辅以称重传感器测量渣片质量，进而确定渣片多项参数分布，但受制于积水、粉尘以及相关算法的局限性，传统图像采集及处理方法并不能很好地识别出渣片的轮廓。通过引入三维扫描仪对渣片进行三维建模，辅以工业相机拍摄，进行2D图像分割与纹理识别，是一种有可行的新颖方法，因此需要提供一种全断面隧道掘进机出渣检测装置。
技术实现思路
针对采用工业相机拍照的方式不能较好地识别出渣片轮廓的技术问题，本专利技术提出一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，实现了三维扫描仪进行X、Y、Z三个方向移动及水平与竖直面内的转动，工业相机与三维扫描仪组合进行检测，增加了获取出渣信息的维度，可以较好地识别出渣片的轮廓。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，包括十字桁架、工业相机、三维扫描仪、电动直线导轨和紧固架，所述十字桁架侧部固定有工业相机，十字桁架端部设有与工业相机相匹配的线性灯源；所述十字桁架的底部固定有云台，云台上设有三维扫描仪；所述十字桁架上部固定有可沿X轴、Y轴和Z轴移动的电动直线导轨，电动直线导轨上设有控制盒，电动直线导轨、工业相机、云台、三维扫描仪和线性灯源均与控制盒相连接；所述电动直线导轨上部设有紧固架，紧固架与设置在皮带机上方的风筒支架相连接。所述电动直线导轨包括Z轴电动直线导轨、X轴电动直线导轨和Y轴电动直线导轨，X轴电动直线导轨的底部固定在十字桁架的上部，X轴电动直线导轨的上部与Y轴电动直线导轨滑动连接，Y轴电动直线导轨的上部与Z轴电动直线导轨滑动连接，Z轴电动直线导轨与紧固架滑动连接。所述Z轴电动直线导轨、X轴电动直线导轨和Y轴电动直线导轨均包括导轨、电机和丝杠，丝杠设置在导轨内，丝杠一端与电机的输出轴相连接，丝杠另一端通过轴承设置在导轨上；所述丝杠上设有与丝杠相匹配的滑块，X轴电动直线导轨的滑块与Y轴电动直线导轨的底部固定连接，Y轴电动直线导轨的滑块与Z轴电动直线导轨的底部相连接，Z轴电动直线导轨的滑块与紧固板固定连接。所述十字桁架包括呈十字交叉设置的一根长横梁和两根短横梁，两根短横梁垂直对称固定在长横梁的两侧；所述工业相机固定在长横梁的中部，所述云台固定在长横梁底部的中心位置。所述短横梁的长度小于长横梁长度的一半，短横梁通过连接梁与长横梁相连接；所述连接梁的两端通过角件分别与长横梁的中部和短横梁的内端相连接。所述线性灯源固定在长横梁的两端和短横梁的外端，线性灯源上部设有可手动调节角度的支座，支座与长横梁的两端或短横梁的外端固定连接。所述紧固架包括安装板、支撑梁、连接板、固定板和可调节蹄脚，安装板与Z轴电动直线导轨平行且固定在Z轴电动直线导轨的滑块上；所述安装板侧部的上下平行固定有两个连接板，连接板的两侧均设有支撑梁，两个连接板之间设有固定板，固定板设置在支撑梁的外侧且固定在两个支撑梁之间，固定板中心设有可调节蹄脚。所述连接板与支撑梁滑动连接，连接板的外侧设有滑槽，支撑梁上设有与滑槽相匹配的滑动块。所述皮带机的皮带机托辊上设有转速传感器，转速传感器与控制盒相连接。所述云台为带动三维扫描仪在水平面和竖直面内转动-60°-60°的云台。本专利技术的有益效果：将工业相机和灯源固定在十字桁架上，工业相机和灯源相配合可以实现渣片图像的可靠采集；三维扫描仪通过云台固定在十字桁架上，云台的转动使三维扫描仪可以实现水平与竖直面内的转动；通过十字桁架上的电动直线导轨可以带动工业相机和三维扫描仪在X、Y和Z三个方向上移动，电动直线导轨上的紧固架将整个检测装置固定在运送渣片的皮带上方的风筒支架上，可以稳定地对渣片进行采集。本专利技术采用了工业相机与三维扫描仪组合检测方式，增加了获取出渣信息的维度，安装于皮带机上方的风筒支架上，可进行X、Y、Z方向移动及水平与竖直面内的转动；以皮带机转速为参照，通过规划运动控制可实现特定区域的多角度跟踪扫描。本专利技术可应用在TBM、盾构机或顶管机等的出渣检测中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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为本专利技术检测装置的安装示意图。图2为本专利技术检测装置的结构示意图。图中，1为检测装置，101为十字桁架，1011为长横梁，1012为角件，1013为短横梁，1014为连接梁，102为线性灯源，103为工业相机，104为控制盒，105为电动直线导轨，1051为Z轴电动直线导轨，1052为X轴电动直线导轨，1053为Y轴电动直线导轨，106为紧固架，1061为安装板，1062为支撑梁，1063为连接板，1064为固定板，1065为可调节蹄脚，107为三维扫描仪，108为云台，109为转速传感器，2为风筒支架，3为皮带机，301为皮带机托辊。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，包括十字桁架101、工业相机103、三维扫描仪107、电动直线导轨105和紧固架106，所述十字桁架101侧部固定有工业相机103，十字桁架101端部设有与工业相机103相匹配的线性灯源102。工业相机103用于拍摄皮带机3上渣土的图像，线性灯源102为工业相机103采集图像提供需要的照度，保证了工业相机103采集图像的稳定性。所述十字桁架101的底部固定有云台108，云台108上设有三维扫描仪107，利用红外扫描方式扫描下方的渣片。所述十字桁架101上部固定有可沿X轴、Y轴和Z轴移动的电动直线导轨105，可在导轨上实现X轴、Y轴和Z轴三个相互垂直方向的移动。电动直线导轨105上设有控制盒104，电动直线导轨105、工业相机103、云台108、三维扫描仪107和线性灯源102均与控制盒104相连接，控制盒104实现对电动直线导轨105移动、云台108转动、线性灯源102开闭及工业相机103和三维扫描仪107数据采集的控制。控制盒104通过脐带缆与外部设备连接，控制盒104完成运动控制与图像初步处理，并将数据发送至外部设备。所述电动直线导轨105上部设有紧固架106，紧固架106与设置在皮带机3上方的风筒支架2相连接，风筒支架2固定在盾体上，所以可以将本专利技术的检测装置1稳定地固定，通过电动直线导轨105沿X轴、Y轴和Z轴移动带动紧固架106上下水平横向移动，从而带动工业相机103和三维扫描仪107与渣片的相对位置，实现多角度检测。优选地，所述电动直线导轨105包括Z轴电动直线导轨1051、X轴电动直线导轨1052和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，其特征在于，包括十字桁架（101）、工业相机（103）、三维扫描仪（107）、电动直线导轨（105）和紧固架（106），所述十字桁架（101）侧部固定有工业相机（103），十字桁架（101）端部设有与工业相机（103）相匹配的线性灯源（102）；所述十字桁架（101）的底部固定有云台（108），云台（108）上设有三维扫描仪（107）；所述十字桁架（101）上部固定有可沿X轴、Y轴和Z轴移动的电动直线导轨（105），电动直线导轨（105）上设有控制盒（104），电动直线导轨（105）、工业相机（103）、云台（108）、三维扫描仪（107）和线性灯源（102）均与控制盒（104）相连接；所述电动直线导轨（105）上部设有紧固架（106），紧固架（106）与设置在皮带机（3）上方的风筒支架（2）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种全断面隧道掘进机出渣检测装置，其特征在于，包括十字桁架（101）、工业相机（103）、三维扫描仪（107）、电动直线导轨（105）和紧固架（106），所述十字桁架（101）侧部固定有工业相机（103），十字桁架（101）端部设有与工业相机（103）相匹配的线性灯源（102）；所述十字桁架（101）的底部固定有云台（108），云台（108）上设有三维扫描仪（107）；所述十字桁架（101）上部固定有可沿X轴、Y轴和Z轴移动的电动直线导轨（105），电动直线导轨（105）上设有控制盒（104），电动直线导轨（105）、工业相机（103）、云台（108）、三维扫描仪（107）和线性灯源（102）均与控制盒（104）相连接；所述电动直线导轨（105）上部设有紧固架（106），紧固架（106）与设置在皮带机（3）上方的风筒支架（2）相连接。2.根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机出渣检测装置，其特征在于，所述电动直线导轨（105）包括Z轴电动直线导轨（1051）、X轴电动直线导轨（1052）和Y轴电动直线导轨（1053），X轴电动直线导轨（1052）的底部固定在十字桁架（101）的上部，X轴电动直线导轨（1052）的上部与Y轴电动直线导轨（1053）滑动连接，Y轴电动直线导轨（1053）的上部与Z轴电动直线导轨（1051）滑动连接，Z轴电动直线导轨（1051）与紧固架（106）滑动连接。3.根据权利要求2所述的全断面隧道掘进机出渣检测装置，其特征在于，所述Z轴电动直线导轨（1051）、X轴电动直线导轨（1052）和Y轴电动直线导轨（1053）均包括导轨、电机和丝杠，丝杠设置在导轨内，丝杠一端与电机的输出轴相连接，丝杠另一端通过轴承设置在导轨上；所述丝杠上设有与丝杠相匹配的滑块，X轴电动直线导轨（1052）的滑块与Y轴电动直线导轨（1053）的底部固定连接，Y轴电动直线导轨（1053）的滑块与Z轴电动直线导轨（1051）的底部相连接，Z轴电动直线导轨（1051）的滑块与紧固板（106）固定连接。4.根据权利要求1所述的全断面隧道掘进机出渣检测装置，其特征在于，所述十字桁架（101）包括呈十字交叉设置的一根长横梁（1011）和两根短横梁（1013...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑霄峰，杨晨，荆留杰，李鹏宇，鞠翔宇，陈帅，张娜，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41