一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法，包括基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，所述基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统包括遥控机器人、机械臂、标靶盘和3D扫描仪，还包括标靶机器人和扫描机器人。本发明专利技术中，技术人员根据隧道施工现场情况，远程操控标靶机器人和扫描机器人进入隧道内部完成3D扫描工作，不仅能够克服隧道复杂施工环境的不利因素，提高检测系统的布设速度，还能够免去技术人员亲自进行人工检测，减少现场工作量，避免危险发生，多个遥控机器人分别搭载3D扫描仪和标靶盘，在技术人员远程操控下完成监测及扫描任务，快速稳定地实现对隧道喷锚支护的混凝土厚度无人、无损化检测。无损化检测。无损化检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法


[0001]本专利技术涉及隧道施工
，具体地说涉及一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法。

技术介绍

[0002]隧道施工属于地下工程施工，其开挖过程会破坏原有岩体的平衡状态，危险性较大，因此在隧道施工期间采取的支护措施的质量至关重要。隧道的支护可分为：初期支护和二次衬砌。初期支护作为二次衬砌的基础，其施工质量对于整个隧道结构在施工和后期运营期间的安全至关重要。
[0003]目前最主要的隧道初期支护方式为喷锚支护方法。由于喷锚支护方法不使用模板，因此无法精确控制混凝土的喷射量，容易发生混凝土喷射过量或喷射不足的情况。所以，在施工过程中对喷混厚度进行即时检测并指导施工，对于控制隧道施工质量显得尤为关键。
[0004]在现有的隧道施工质量检测技术中，通常使用全站仪进行测量，但是此方法的测得结果为抽样点处的喷射混凝土尺寸，无法获取隧道全断面的尺寸精度。近年来，随着3D激光扫描技术的日渐成熟，3D扫描仪逐渐应用至各类施工项目。在目前的3D扫描检测技术中，需要在被检测物体上设立稳定的靶点，但在隧道施工过程中，一方面产生的爆破振动极易造成标靶的损坏或脱落，另一方面，在狭小的施工空间内具有较为密集的器械设备及工作人员，极易误碰甚至损坏放置的标靶，皆会造成经济的损失和检测结果的偏差，同时，由于目前的3D检测设备仍需技术人员携带进入现场进行布置，布设程序繁琐、工作效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种安全高效的基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，包括遥控机器人、机械臂、标靶盘和3D扫描仪，还包括标靶机器人和扫描机器人；
[0007]所述标靶机器人包括所述遥控机器人、机械臂和标靶盘，所述机械臂铰接在所述遥控机器人上，所述标靶盘安装在所述机械臂的臂端上；
[0008]所述扫描机器人包括所述遥控机器人和3D扫描仪，所述3D扫描仪安装在所述遥控机器人上。
[0009]进一步地，所述扫描机器人设置于隧道掌子面内一视线不受阻挡的位置，所述标靶机器人不少于两个，分别设置于所述隧道掌子面内一设备不受干扰的位置，各所述标靶机器人上的所述标靶盘分别朝向所述扫描机器人上的所述3D扫描仪。
[0010]进一步地，所述遥控机器人至少包括基座、转台、顶盖和机械腿，所述转台转动安装在所述基座上，所述顶盖扣合安装在所述转台的顶部，所述机械腿具有三条，分别均匀间
隔环设在所述基座上，各所述机械腿的底部均安装有吸盘足。
[0011]进一步地，所述顶盖的顶部居中固定有安装头，所述机械臂和3D扫描仪分别经由与所述安装头的铰接匹配从而安装在各所述遥控机器人上。
[0012]进一步地，所述遥控机器人还包括摄像模组，所述摄像模组具有多个，分别均匀间隔环设在所述转台上，所述摄像模组包括安装筒、红外摄像头、第一微型马达、第一齿轮盘和第一内齿圈，所述安装筒呈前小后大的梯形台结构，所述安装筒的后端插入并安装在所述转台的内部，所述安装筒的前端露出于所述转台的外部，所述红外摄像头嵌装在所述安装筒的前端内部，所述第一齿轮盘安装在所述安装筒的后端筒壁上，所述第一微型马达安装在所述转台内，且所述第一微型马达的输出轴居中固定连接至所述第一齿轮盘，所述第一内齿圈安装在所述转台内，且所述第一齿轮盘与所述第一内齿圈啮合匹配。
[0013]进一步地，所述第一齿轮盘安装在所述安装筒的后端筒壁的左侧面或右侧面，所述第一微型马达和第一内齿圈均安装在所述转台内的左部或右部。
[0014]进一步地，所述第一齿轮盘安装在所述安装筒的后端筒壁的上侧面或下侧面，所述第一微型马达和第一内齿圈均安装在所述转台内的上部或下部。
[0015]进一步地，所述遥控机器人还包括驱动组件，所述驱动组件包括第二微型马达、连接杆、第二齿轮盘和第二内齿圈，所述第二微型马达居中固定在所述基座的内部，所述第二微型马达的输出轴固定连接至所述连接杆的中部，所述连接杆的两端分别固定连接至所述转台的内壁面两侧，所述第二内齿圈固定在所述基座的内壁面上，所述第二齿轮盘具有两个，分别安装在所述连接杆的两侧底端，且所述第二齿轮盘与所述第二内齿圈啮合匹配。
[0016]进一步地，所述遥控机器人还包括安装在所述顶盖上的声光警报器，以及安装在所述基座内的通信模组、数据分析存储模组和水平控制模组，所述通信模组、数据分析存储模组和水平控制模组之间电性连接，所述声光警报器经由压力传感器连接至所述通信模组，所述红外摄像头连接至所述通信模组，所述第一微型马达和第二微型马达均经由无线控制模组连接至远程端智能设备。
[0017]一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0018]S1：在隧道施工的喷锚支护前，优先操控所述扫描机器人进入所述隧道掌子面内，根据由所述遥控机器人上的所述摄像模组传输来的视频画面，在施工现场寻找到一个视线不受阻挡的位置，操控所述扫描机器人前往，到达后经由所述吸盘足进行吸附固定，并通过远程端智能设备控制所述水平控制模组，进而调整所述扫描机器人的机身水平度，直至满足扫描的需求；
[0019]S2：在隧道施工的喷锚支护前，随后操控至个所述标靶机器人进入所述隧道掌子面内，根据由所述遥控机器人上的所述摄像模组传输来的视频画面，在待检测区域附近寻找到一个设备不受干扰的位置，操控所述标靶机器人前往，到达后经由所述吸盘足进行吸附固定，并展开所述机械臂，将所述标靶盘朝向S1中布置的所述3D扫描仪的方位；
[0020]S3：在隧道施工的喷锚支护前，所述3D扫描仪完成对所述隧道掌子面内360
°
全方位的扫描，并通过所述遥控机器人内的所述数据分析存储模组将勘测所得喷锚前的隧道原始点云结构数据进行保存，在扫描完成后，操控所述扫描机器人退出所述隧道掌子面；
[0021]S4：在一次隧道喷锚支护完成后，再次重复步骤S1
‑
S3，完成喷锚后的隧道施工质量无损检测，并将所述数据分析存储模组两次测得的喷锚后的隧道原始点云结构数据进行
汇总保存和分析；
[0022]S5：通过ICP数学算法对两次扫描后的点云数据进行拼接，建立3D扫描得出的隧道模型，并与设计图纸进行比较，对隧道喷锚支护的情况进行对比分析。
[0023]本专利技术的有益效果体现在：
[0024]本专利技术中，技术人员根据隧道施工现场情况，远程操控标靶机器人和扫描机器人进入隧道内部完成3D扫描工作，不仅能够克服隧道复杂施工环境的不利因素，提高检测系统的布设速度，还能够免去技术人员亲自进行人工检测，减少现场工作量，避免危险发生，多个遥控机器人分别搭载3D扫描仪和标靶盘，构成标靶机器人和扫描机器人，并分别在技术人员远程操控下完成监测及扫描任务，快速稳定地实现对隧道喷锚支护的混凝土厚度无人、无损化检测。
附图说明
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，包括遥控机器人(4)、机械臂(5)、标靶盘(6)和3D扫描仪(9)，其特征在于：还包括标靶机器人(2)和扫描机器人(3)；所述标靶机器人(2)包括所述遥控机器人(4)、机械臂(5)和标靶盘(6)，所述机械臂(5)铰接在所述遥控机器人(4)上，所述标靶盘(6)安装在所述机械臂(5)的臂端上；所述扫描机器人(3)包括所述遥控机器人(4)和3D扫描仪(9)，所述3D扫描仪(9)安装在所述遥控机器人(4)上。2.如权利要求1所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述扫描机器人(3)设置于隧道掌子面(1)内一视线不受阻挡的位置，所述标靶机器人(2)不少于两个，分别设置于所述隧道掌子面(1)内一设备不受干扰的位置，各所述标靶机器人(2)上的所述标靶盘(6)分别朝向所述扫描机器人(3)上的所述3D扫描仪(9)。3.如权利要求1所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述遥控机器人(4)至少包括基座(401)、转台(402)、顶盖(403)和机械腿(405)，所述转台(402)转动安装在所述基座(401)上，所述顶盖(403)扣合安装在所述转台(402)的顶部，所述机械腿(405)具有三条，分别均匀间隔环设在所述基座(401)上，各所述机械腿(405)的底部均安装有吸盘足(406)。4.如权利要求3所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述顶盖(403)的顶部居中固定有安装头(404)，所述机械臂(5)和3D扫描仪(9)分别经由与所述安装头(404)的铰接匹配从而安装在各所述遥控机器人(4)上。5.如权利要求3所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述遥控机器人(4)还包括摄像模组(8)，所述摄像模组(8)具有多个，分别均匀间隔环设在所述转台(402)上，所述摄像模组(8)包括安装筒(801)、红外摄像头(802)、第一微型马达(803)、第一齿轮盘(804)和第一内齿圈(805)，所述安装筒(801)呈前小后大的梯形台结构，所述安装筒(801)的后端插入并安装在所述转台(402)的内部，所述安装筒(801)的前端露出于所述转台(402)的外部，所述红外摄像头(802)嵌装在所述安装筒(801)的前端内部，所述第一齿轮盘(804)安装在所述安装筒(801)的后端筒壁上，所述第一微型马达(803)安装在所述转台(402)内，且所述第一微型马达(803)的输出轴居中固定连接至所述第一齿轮盘(804)，所述第一内齿圈(805)安装在所述转台(402)内，且所述第一齿轮盘(804)与所述第一内齿圈(805)啮合匹配。6.如权利要求5所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述第一齿轮盘(804)安装在所述安装筒(801)的后端筒壁的左侧面或右侧面，所述第一微型马达(803)和第一内齿圈(805)均安装在所述转台(402)内的左部或右部。7.如权利要求5所述的基于遥控机器人的隧道施工质量检测系统，其特征在于：所述第一齿轮盘(804)安装在所述安装筒(801)的后端筒壁的上侧面或下侧面，所述第一微型马达(803)和第一内齿圈(805...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕延哲，罗楚桓，李建强，韦梦扬，王冬冬，张文超，陈伟，
申请(专利权)人：中铁上海工程局集团有限公司城市轨道交通工程分公司，
类型：发明
国别省市：