盾构机姿态的动态检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种盾构机姿态的动态检测装置，利用常见的拉线式直线位移传感器及简单的机械零件,巧妙的定义了盾构机姿态被测平面和地球坐标的水平基准参考平面；在2个平面间选择三点,利用传感器与浮球建立起关联关系,随时动态检测三个点的高程值；提供给盾构机的PLC进行数据运算,即就实现了盾构机姿态的动态测量与姿态控制.本实用新型专利技术简单、实用性强、成本相对低，可满足目前盾构机的自动控制及未来的智能控制检测盾构机姿态之需要。

Dynamic Detection Device for Shield Machine Attitude

The utility model discloses a dynamic detection device for the attitude of a shield machine, which skillfully defines the horizontal reference plane of the measured plane and earth coordinates of the attitude of the shield machine by using common pull-line linear displacement sensors and simple mechanical parts, chooses three points between the two planes, establishes a correlation relationship between the sensor and the float ball, and dynamically detects the elevation values of three points at any time. The dynamic measurement and attitude control of the shield machine is realized by data calculation with the PLC supplied to the shield machine. The utility model is simple, practical and relatively low in cost, and can meet the requirements of the automatic control of the shield machine at present and the intelligent control of the future for the detection of the shield machine's attitude.

【技术实现步骤摘要】
盾构机姿态的动态检测装置
本技术属于盾构机姿态检测
，具体的说是涉及一种盾构机姿态的动态检测装置。
技术介绍
盾构机是地下隧道施工的主要设备之一，在地下隧道的开挖施工过程中,如何保证盾构机沿着设计轴线掘进,是盾构机的主要关键技术之一。盾构机的掘进姿态检测与控制技术,是保证盾构机沿着设计轴线掘进的关键技术,如何随时掌握盾构机的掘进姿态,根据设计轴线与盾构机姿态数据随时进行智能控制,是保证正常开挖必须的关键技术。目前盾构机的导向技术,是借助于全站仪的检测数据,与隧道的设计轴线数据由人工进行比较,根据比较的情况,由盾构机的操作人员进行人为的干预,尽可能的实现掘进轴线与设计轴线重合,最终隧道轴线的正确性,取决于操作人员的经验与操控熟练程度。同时现有盾构机的掘进姿态由一个进口的倾角测量传感器进行测量，测量的数据由PLC进行汇总运算,显示到屏幕上,供操作者参考，存在如下不足:(1)、盾构机姿态检测不直观:一旦发现方向有问题，纠正很难；(2)、掘进中由于盾构机姿态很难再进行人工测量:一旦发现姿态不正确，如何恢复正确的姿态,保证检测与实际数据相符,没有可操控性。(3)、倾角测量传感器:进口件价格高，国内不能提供,技术受制于外商。(4)、盾构机掘进姿态数据:主要取决于操作人员的经验与熟练程度,不满足智能化的要求。(5)、传感器的测量精度:影响较大。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本技术提供了一种盾构机姿态的动态检测装置，具有检测数据直观、精度高、测量数据正确性不依赖人工、可以很容易的实现检测数据与实际数据一致性。本技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种盾构机姿态的动态检测装置，包括分别固定安装于盾构机相同高程上的三个水箱和三个拉线式直线位移传感器A、B、C：三个水箱不共线，三个拉线式直线位移传感器不共线；三个水箱的底部通过管路联通形成连通器，三个水箱内均放入液体，每个水箱的液面分别放置一漂浮的浮球，三个浮球A、B、C对应连接三个拉线式直线位移传感器A、B、C；三个拉线式直线位移传感器A、B、C实时监测三个浮球A、B、C的高度位移值HA、HB、HC并传送给盾构机PLC，盾构机PLC根据收到的三个浮球A、B、C的高度位移值获得盾构机的姿态参数。本技术的有益效果是：(1)、简单、实用、可靠、成本低；(2)、测量数据准确:这是由运算原理决定的,本技术传感器安装距离4000～5000mm，传感器的检测数据1mm级别，计算误差很小；(3)使用方便:可以由人工随时观察盾体姿态情况，可以与PLC关联运算,参与盾体姿态的动态检测与自动控制过程，未来的智能型盾构机也可以使用本技术作为姿态检测装置。附图说明图1为本技术工作原理结构示意图；图2为本技术所述检测装置结构示意图；图3为图2中A部放大结构示意图。其中，图3中，1为拉线型直线位移传感器；2为浮球；3为容器；4为球阀；5为透明塑料管。具体实施方式以下结合附图，对本技术的一个较佳实施例作详细说明。但本技术的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本技术申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本技术专利涵盖范围之内。(1)工作原理:根据三点决定一个平面的原理:在制造厂内,由人工根据几何尺寸确定三个点,该三个点在相同的高程坐标上,安装三个高程测量传感器→使用拉线式直线位移传感器；三点:A′、B′、C′定义了盾构机姿态测量的被测基准平面A；另外再定义一个地球坐标水平基准平面B:三点:A″、B″、C″定义了地球坐标水平基准平面B；当被测平面A与基准平面B平行时:设置:AA′-AA″＝HA；BB′-BB″＝HB；CC′-CC″＝HCHA:A点平面距离；HB:B点平面距离；HC:C点平面距离；当HA＝HB＝HC＝H(两个平面的距离)时,则平面A与B平行，此时定义为盾构机姿态0位。盾构机滚角:α＝(HA-HC)/W，其中，W→A与C传感器的安装距离；盾构机轴线仰俯角:β＝(HA-HB)/L，其中，L→A与B传感器的安装距离；检测原理:在被测基准平面A′B′C′与水平面A″B″C″选取三个固定点使用直线位移传感器检测其距离,三个数据相等H,定义为姿态0位；在掘进过程中,根据纠偏与曲线施工的要求调整盾构机的掘进姿态.设置HA、HB、HC的不同数据就决定了盾构机的不同姿态,来满足工作需要.传感器检测的数据提供给PLC控制器运算与屏幕显示。根据实测数据与设置数据进行比较,随时进行纠正,就可以容易的实现盾构机的姿态智能控制,此测量过程:在制造厂需要人工定义两个基准平面.在始发前定义H值数据；在掘进过程中就不需要人工干预了.数据随时测量.随时处理.其盾构机姿态数据动态保持。(2).零部件组成:拉线式直线位移传感器:3件水箱:3件浮球:3件球阀:3件管路:1套示读标尺:3个(3).零件的功能简介:a.拉线位移传感器:国内比较成熟的技术.价格便宜,性能可靠；可以按要求输出模拟或数字信号；该传感器的安装位置:定义盾体被测基准平面；原始0位:定义H值；b.水箱、球阀、管路、浮球、示读标尺:这组零件:定义了一个地球坐标测量参考水平基准平面；水箱内注入适量的水,箱内安装浮球,浮球与拉线传感器连接.浮球会跟随液面的高程变化,则拉动传感器的线跟随拉长或缩短,即实现了检测位移信号的输出。三个水箱与盾体位置关系保持固定:底部借助1组管路联通,组成A、B、C三点的连通器.则在三个点位,就定义了相同高程的基准水平面.不管盾构机姿态怎么变化,此基准水平平面始终保持与地球的水平关系不变.当盾构机姿态改变时,三个传感器会跟随盾体出现高程变化.因为由水+浮球组成的水平面不变,则位于水面的浮球与水平面的相对位置也不会改变,即浮球始终位于水平面.而浮球与传感器的相对位置已经变化了,所以就会有检测信号输出；结果就实现了盾构机姿态的动态检测；在水箱侧壁设置示读标尺:供人工观察使用；球阀:检修时使用；(4).本技术的特点:a.简单、实用、可靠、成本低；b.测量数据准确:运算原理决定的,传感器安装距离4000～5000mm；传感器的检测数据1mm级别；计算误差很小；c.使用方便:可以由人工随时观察盾体姿态情况；可以与PLC关联运算,参与盾体姿态的动态检测与自动控制过程；未来的智能型盾构机也可以使用本技术作为姿态检测装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机姿态的动态检测装置，其特征在于：包括分别固定安装于盾构机相同高程上的三个水箱和三个拉线式直线位移传感器A、B、C：三个水箱不共线，三个拉线式直线位移传感器不共线；三个水箱的底部通过管路联通形成连通器，三个水箱内均放入液体，每个水箱的液面分别放置一漂浮的浮球，三个浮球A、B、C对应连接三个拉线式直线位移传感器A、B、C；三个拉线式直线位移传感器A、B、C实时监测三个浮球A、B、C的高度位移值HA、HB、HC并传送给盾构机PLC，盾构机PLC根据收到的三个浮球A、B、C的高度位移值获得盾构机的姿态参数。

【技术特征摘要】
1.一种盾构机姿态的动态检测装置，其特征在于：包括分别固定安装于盾构机相同高程上的三个水箱和三个拉线式直线位移传感器A、B、C：三个水箱不共线，三个拉线式直线位移传感器不共线；三个水箱的底部通过管路联通形成连通器，三个水箱内均放入液体，每个水箱的液面分别放置...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏延奇，徐昊朗，雷忠卿，李留涛，
申请(专利权)人：江苏凯宫隧道机械有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32