用于预切槽机的变形监测系统及变形监测方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于预切槽机的变形监测系统及变形监测方法。这种变形监测系统包括：媒介单元，其设置于链刀的内部，当链刀发生变形时，所述媒介单元获取所述链刀的变形位置；数据采集处理单元，其设置于所述链刀的内部，用于采集所述变形位置，并且根据所述变形位置确定所述链刀的变形量；显示单元，其实时地接收并且显示所述链刀的所述变形量。这种变形监测系统测量准确，并且能够实时地显示链刀的变形情况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。这种变形监测系统包括：媒介单元，其设置于链刀的内部，当链刀发生变形时，所述媒介单元获取所述链刀的变形位置；数据采集处理单元，其设置于所述链刀的内部，用于采集所述变形位置，并且根据所述变形位置确定所述链刀的变形量；显示单元，其实时地接收并且显示所述链刀的所述变形量。这种变形监测系统测量准确，并且能够实时地显示链刀的变形情况。【专利说明】
本专利技术涉及工程机械领域，尤其涉及一种用于预切槽机的变形监测系统。此外，本 专利技术还涉及一种所述预切槽机的变形监测方法。
技术介绍
预切槽技术属于预支护技术范畴，是指在开挖掌子面之前，用预切槽机沿隧道断 面周边切割出一条深槽，随后紧接着向槽中灌注混凝土，这样就在掌子面前面形成了一个 连续的预支护壳体，也就是一个预置拱圈。随后在混凝土壳体的保护下进行机械的全断面 或者半断面开挖。预切槽技术形成的混凝土壳体是分环施工的，环与环之间有一定的搭接， 从而形成连续的支护结构，它可以作为永久支护的一部分，在开挖后进行二次衬砌混凝土 的浇筑。这种混凝土壳体可以同时完成超前支护和喷混凝土两方面的作用，可以有效地控 制地表沉降和对周围建筑物的影响。 预切槽机主要包括四部分：链刀刀具、切槽导轨、龙门架和走行机构。预切槽机的 刀具类似一个大型的链锯，表面呈锯齿状。通常的刀具采用的是双导轨，相互间是锯齿咬 合。链式刀具安装在导轨上，导轨的形状就是断面的外轮廓形状。龙门架的作用主要是确 保导轨的结构刚度和稳定性。此外，还包括两个相互独立的走行机构。在导轨的两端各一 个，主要用于带动上述部件移动。 虽然链刀属于钢结构，但是在切削岩土的过程中链刀会受到岩土对其的反作用 力，而这种反作用力使得链刀产生一定的变形。链刀变形过大会影响隧道预支拱的质量，因 此需要对预切槽机的链刀的变形情况适时地进行检测。通常采用水准仪、全站仪、近景摄影 测量、GPS、测量机器人、三维激光扫描仪、液体静力水准仪等方法检测链刀的变形，由于链 刀工作环境的特殊性，上述测量方法对几何变形量的处理都不是很直观，并且测量结果存 在误差的情况。因此，急需一种测量准确、直观化的变形监测系统。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提出了一种用于预切槽机的变形监测系统，采用这种变 形监测系统进行链刀变形监测时准确性高、可靠性好并且采集结果直观化。此外，本专利技术还 提出了一种相关的变形监测方法。 根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于预切槽机的变形监测系统，其包括：媒介 单元，其设置于链刀的内部，当链刀发生变形时，媒介单元获取链刀的变形位置；数据采集 处理单元，其设置于所述链刀的内部，用于采集所述变形位置，并且根据所述变形位置确定 所述链刀的变形量；显示单元，其实时地接收并且显示链刀的变形量。 采用本专利技术的预切槽机的变形监测系统测量链刀的变形量时，媒介单元实时地获 取链刀的变形位置，数据采集处理单元采集该并行位置并且将该变形位置转换为链刀的变 形量，然后显示单元实时地显示该变形量。由此在采用预切槽机施工的过程中能够随时掌 握链刀的变形情况，确保施工质量。 在一个实施例中，变形监测系统还包括控制器，所述数据采集处理单元通过交换 机将所述变形量发送至所述控制器，所述控制器将所述变形量发送至所述显示单元。由此 数据采集处理单元及时地处理所述变形位置来获取变形量，并且顺利地将该变形量传输给 显示单元以显示。 在一个实施例中，交换机通过Profinet总线分别电连接于数据采集处理单元和控 制器，和/或控制器通过Profibus-Dp总线电连接于显示单元。由此提高数据传输速度的同 时，提高数据传输的可靠性。 在一个实施例中，媒介单元包括：激光发射器，其设置于链刀的根部，并且能够发 射沿链刀的轴线方向的激光束；多个激光靶，其沿链刀的轴线方向分散设置于链刀的内部， 并且激光靶的靶面朝向激光发射器；其中激光束能够在激光靶上形成图像，并且能够穿透 激光靶。由此当链刀弯曲变形时激光束在激光靶上形成的图像中的变形位置就会偏离原来 的基准位置。 在一个实施例中，数据采集处理单元包括与多个激光靶对应的多个视觉传感器， 视觉传感器能够采集对应的激光靶上的图像，并且视觉传感器能够将图像中的变形位置处 理成变形量。多个激光靶和对应的多个视觉传感器的设置可以采集到链刀不同部位的弯曲 变形情况。 在一个实施例中，激光靶和视觉传感器的数量分别为3个，分别对应地设置于链 刀的前部、中部和后部。从而在保证监测效果的同时节省成本。 在一个实施例中，激光靶的靶面上设置有过滤网格，过滤网格的线条部分能够阻 挡激光束穿透以使激光束在靶面上形成图像，并且激光束能够穿透过滤网格的空白部分。 由此激光束能够在前面的激光靶上形成图像的同时还能够发射到后面的激光靶上。 在一个实施例中，相邻的视觉传感器间隔20ms采集变形位置。由此避开传感器自 身的振动频段，提高视觉传感器采集图像的准确性。 在一个实施例中，控制器能够根据输入指令控制激光发射器和视觉传感器的启动 和关闭。 根据本专利技术的第二方面，提出了一种变形监测方法，其包括以下步骤：步骤1 :通 过设置于链刀内部的媒介单元获取链刀的变形位置；步骤2 :通过设置于所述链刀内部的 数据采集处理单元采集变形位置，并且根据变形位置确定所述链刀的变形量；步骤3 :实时 地显示链刀的变形量。由此实现链刀变形量的实时监测，提高采用预切槽机施工的质量。 在本申请中，用语"前部"、"后部"规定为远离链刀根部的位置为前，靠近链刀根部 的位置为后。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于，通过设置于链刀内部的媒介单元获取链刀 的变形位置，特别是设置于链刀根部的激光发射器和沿链刀轴线方向分散设置的多个激光 靶，激光发射器发射沿链刀轴线方向的激光束，在链刀变形时激光束在激光靶上位置发生 改变，即在激光靶上形成变形位置，通过对应的视觉传感器获取该变形位置后，将变形位置 与标准坐标值比较以形成变形量，以此确定链刀的变形量。该变形监测系统包括的显示单 元能够实时地显示该变形量，由此现场作业人员可以实时地掌握链刀作业过程中的变形 量，确保施工质量。 【专利附图】【附图说明】 在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术进行更详细的描述。其中： 图1是根据本专利技术的一个优选实施例的变形监测系统的原理框图； 图2是图1所示的变形监测系统在链刀内部的媒介单元和数据采集单元的安装示 意图； 图3是图1所示的变形监测系统的媒介单元工作示意图； 图4是图1所示的变形监测系统的显示单元的显示界面图； 图5是根据本专利技术的一个优选实施例的变形监测方法的流程图。 在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。 【具体实施方式】 下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。 本专利技术公开的用于预切槽机的变形监测系统包括媒介单元、数据采集处理单元和 显示单元。下面将详细地描述本专利技术的变形监测系统及其各个器件。 需要说明的是，链刀的根部是指链刀与切槽导轨的连接处。另外，需要说明的是通 常情况下，链刀是长度为7米左右的矩形长梁钢结构。此外，显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于预切槽机的变形监测系统，其特征在于，包括：媒介单元，其设置于链刀的内部，当链刀发生变形时，所述媒介单元获取所述链刀的变形位置；数据采集处理单元，其设置于所述链刀的内部，用于采集所述变形位置，并且根据所述变形位置确定所述链刀的变形量；显示单元，其实时地接收并且显示所述链刀的所述变形量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹今检，秦念稳，秦伟航，李鹏华，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43