本发明专利技术公开了一种盾构机刮削刀具坏损及脱落检测装置，包括设置于刮削刀具内的电子标签、固定设置于刀盘上的阅读器、设置在操控室的分析控制单元以及显示单元、报警单元，将阅读器与电子标签的位置相对固定，可以精准地感知电子标签的位置信息，利用无线通信单元将阅读器处理后的信号再次传输给操控室中的分析控制单元，可以有效解决RFID位置感知不精准的技术问题，使得本发明专利技术的技术方案位置分析简单、可靠、准确，以低廉成本的RFID系统实现掘进机刀具坏损或脱落的精准检测。机刀具坏损或脱落的精准检测。机刀具坏损或脱落的精准检测。
【技术实现步骤摘要】
一种隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置
[0001]本专利技术属于刀具状态检测
，特别是一种隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置。
技术介绍
[0002]隧道掘进机以其安全高效等诸多优势在各种隧道掘进工程中得到了广泛应用，而刮削刀具作为隧道掘进机，尤其是盾构机切削软岩及土壤的主要刀具，是隧道掘进机上的关键易损部件。刮削刀具主要包括齿刀、刮刀和先行刀，其磨损形式包括正常磨损和非正常磨损，其中：正常磨损是由于岩土对刀具产生了持续稳定的磨蚀作用引起的，由正常磨损导致的刀具换刀事件约占刀具失效事件的80～90％以上，刀具磨损后掘进效率下降。此外，刮削刀具的固定方式主要分为螺栓式、插入式、焊接式，但无论采用何种固定方式，刀具在与掌子面相互作用的过程中，都会有从刀盘上脱落的风险。一旦刮削刀具发生脱落失效，脱落的刮削刀具便会迅速与碴土搅拌混合，并与刀盘上余下的正常刀具及刀盘面板发生持续摩擦与剧烈碰撞，进而引发更为严重的刀盘失效事故，并造成不可挽回的经济损失。因此，实时在线地检测隧道掘进机掘进过程中刮削刀具的磨损及装配状态非常重要，以便于及时更换刀具，从而保障掘进机正常工作，提高掘进效率和经济效益。
[0003]目前，业界围绕刮削刀具磨损量现场检测方面开展了大量研究。例如，CN201910090681.8利用机器人对掘进机刀具进行检测及更换，结构复杂成本高；CN201910435974.5基于机器视觉的盾构刀具识别与定位检测方法，将相机固定安装在机械臂的末端，相机通过机械臂的运动接近待检测的盾构刀具并实时采集刀具图像经预先建立的模型得到刀具的位置类别，这一技术方案在掘进机掘进过程中很难实施，CN202021954167.9通过安装在刀具上的光纤应力和温度传感器实时检测刀具的状态，实时检测刀具刀轴所受应力及是否发生滚刀卡轴使滚刀偏磨的情况，检测刀盘表面温度，判断刀盘是否发生结泥饼现象。由于掘进机工作时刮削刀具绕刀盘主轴旋转，加之隧道掘进机工作环境恶劣，不利于传感器的安装和布线；另一方面，刮削刀具一旦从脱落，将迅速与岩土混为一体，难以被传感器检测发现到。目前尚无成本低廉效果优良的掘进机刀具实时在线检测系统。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，包括电子标签(4)、阅读器(5)、分析控制单元(6)、辅助单元，其中：
[0005]所述电子标签(4)固定设置于刮削刀具(1)内；
[0006]所述阅读器(5)固定设置于刀盘(2)上，用于接收所述电子标签(4)发射的射频信号，并将接收的所述射频信号处理得到译码并将所述译码发送至所述分析控制单元(6)；
[0007]所述分析控制单元(6)设置在操控室(8)中，用于接收所述译码并进行解码分析，
以获得刮削刀具的位置信息及状态信息；并根据所获得的刮削刀具位置信息及状态信息控制辅助单元进行工作；
[0008]所述辅助单元包括分别与所述分析控制单元连接的显示单元(71)、报警单元(72)，所述显示单元用于显示刮削刀具的位置信息及状态信息，所述报警单元用于状态报警。
[0009]进一步地，所述电子标签(4)包括天线模块(41)、RFID芯片(42)，所述RFID芯片用于存储刮削刀具的基本信息；所述天线模块用于将所述基本信息向外发送。
[0010]进一步地，所述基本信息至少包括刀具安装位置信息、型号规格和安装时间。
[0011]进一步地，所述刮削刀具(1)上设有盲孔一(11)；所述盲孔一(11)内嵌设有所述电子标签；所述电子标签距盲孔一(11)孔口的距离等于所述刮削刀具(1)的最大磨损阈值h。
[0012]进一步地，所述电子标签(4)与所述盲孔I(11)内周壁之间设置有垫层材料；所述盲孔I(11)的孔口至所述电子标签外端之间设置有防护层。
[0013]进一步地，所述垫层材料由内至外依次为吸波层(33)、FRP加强层(32)、耐温层(31)；所述防护层由表至里依次为耐磨耐温无磁材料层(35)、防水层(34)。
[0014]进一步地，所述刀盘(2)上设置有盲孔二(21)，所述阅读器设置于所述盲孔二内，所述盲孔二(21)的孔口与所述阅读器的外端填充有所述防护层。
[0015]进一步地，还包括设置在所述盲孔二(21)内的与所述阅读器相连的无线通信单元(9)，所述阅读器(5)通过所述无线通信单元(9)将所述译码发送到所述分析控制单元(6)，所述分析控制单元(6)对接收到的译码进行分析处理，所述无线通信单元(9)为蓝牙模块、GSM模块以及Wifi模块中的一种。
[0016]进一步地，当所述阅读器(5)在检测不到所述电子标签发射的射频信号或检测到所述电子标签的位置发生变化时，所述报警单元(72)发出警报。
[0017]本专利技术的隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，将阅读器固定安装在掘进机刀盘上，将电子标签固定安装在刀具中，在掘进机正常工作时(刀具未损坏脱落)，电子标签随刀具、刀盘一起转动，此时刀具刀盘位置相对固定不变，因此阅读器与电子标签之间的相对位置不发生变化。当刀具脱落时，电子标签随刀具脱落，电子标签与阅读器的位置发生相对变化，阅读器感知这一位置变化，将该位置变化信息发送给分析控制单元进行处理。此外，当刀具磨损达到其阈值时，岩土切屑会迅速破坏电子标签，使得阅读器感知不到电子标签信号，此时分析控制单元对报警单元下达发出刀具损坏的报警指令。通过在刀盘上不同位置处设置多个阅读器，可以实现较为精准地感知电子标签的位置信息；同时，无线通信单元可将阅读器的信号方便稳定地传输给操控室中的驾驶人员。本专利技术的技术方案简单、可靠，可低成本且精准地检测掘进机刀具坏损脱落及刀具磨损达到阈值等状态。
附图说明
[0018]图1是本专利技术隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置中的刀具及其盲孔一的位置结构示意图；
[0019]图2是本专利技术隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置中的刀盘及其盲孔二的位置结构示意图；
[0020]图3是本专利技术隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置中的盲孔一与电子标签安
装结构示意图；
[0021]图4是本专利技术隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置的结构示意图。
[0022]其中，1、刮刀；11、盲孔一；2、刀盘；21、盲孔二；31、耐温层；32、FRP加强层；33、吸波层；34、防水层；35、耐磨耐温无磁材料层；4、电子标签；41、标签芯片；42、天线模块；5、读写单元；6、分析控制单元；71、显示单元；72、报警单元；8、控制室。
具体实施方式
[0023]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0024]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，其特征在于：包括电子标签(4)、阅读器(5)、分析控制单元(6)、辅助单元，其中：所述电子标签(4)固定设置于刮削刀具(1)内；所述阅读器(5)固定设置于刀盘(2)上，用于接收所述电子标签(4)发射的射频信号，并将接收的所述射频信号处理得到译码并将所述译码发送至所述分析控制单元(6)；所述分析控制单元(6)设置在操控室(8)中，用于接收所述译码并进行解码分析，以获得刮削刀具的位置信息及状态信息；并根据所获得的刮削刀具位置信息及状态信息控制辅助单元进行工作；所述辅助单元包括分别与所述分析控制单元连接的显示单元(71)、报警单元(72)，所述显示单元用于显示刮削刀具的位置信息及状态信息，所述报警单元用于状态报警。2.根据权利要求1所述的隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，其特征在于：所述电子标签(4)包括天线模块(41)、RFID芯片(42)，所述RFID芯片用于存储刮削刀具的基本信息；所述天线模块用于将所述基本信息向外发送。3.根据权利要求2所述的隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，其特征在于：所述基本信息至少包括刀具安装位置信息、型号规格和安装时间。4.根据权利要求1所述的隧道掘进机刮削刀具坏损及脱落检测装置，其特征在于：所述刮削刀具(1)上设有盲孔I(11)；所述盲孔I(11)内嵌设有所述电子标签；所述电子标签距盲孔I(11)孔口的距离等于所述刮...
【专利技术属性】
技术研发人员：张魁，李伟，郑学军，庞雷，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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