一种隧道掘进机刀具损耗检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及掘进机刀具检测技术领域，具体涉及一种隧道掘进机刀具损耗检测装置及其检测方法，包括包括刀具监测单元，数据处理单元以及用户界面，其特征在于，所述刀具监测单元设置于隧道掘进机刀具部位，用于实时获取刀具在工作过程中的状态数据；所述数据处理单元连接刀具监测单元，接收并处理刀具状态数据，计算并生成刀具的损耗状况；所述用户界面连接数据处理单元，用于显示刀具损耗状况

【技术实现步骤摘要】
一种隧道掘进机刀具损耗检测装置及其检测方法


[0001]本专利技术涉及掘进机刀具检测
，尤其涉及一种隧道掘进机刀具损耗检测装置及其检测方法
。

技术介绍

[0002]隧道掘进是现代土木工程中的一项重要工作，其中的刀具扮演着至关重要的角色
。
然而，刀具在使用过程中会不断损耗，其损耗状态会直接影响到隧道掘进机的工作效率和安全性，甚至影响整个工程的进度和质量
。
[0003]在早期的隧道掘进工作中，刀具的损耗状态通常通过人工观察和测量进行评估，这种方式存在许多不足，首先，人工检测效率低，需要定期停工进行检测，影响工作进度；其次，人工检测精度受操作人员技术水平和经验影响大，容易出现误差；再者，人工检测难以实现实时监测和预警，无法及时发现刀具过度损耗的问题
。
[0004]为了改进这种状况，一些刀具损耗检测系统开始采用电子传感器技术
。
通过收集刀具工作状态的相关数据，然后通过数据分析算法评估刀具的损耗状态
。
这种方式相比人工检测，检测效率和精度都有了较大的提高
。
然而，这种方式也存在一些问题，如传感器的抗干扰能力弱，数据处理算法复杂，需要专业的数据分析人员进行操作，无法实现自动化和智能化的检测
。

技术实现思路

[0005]基于上述目的，本专利技术提供了一种隧道掘进机刀具损耗检测装置及其检测方法
。
[0006]一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，包括包括刀具监测单元，数据处理单元以及用户界面，其特征在于，所述刀具监测单元设置于隧道掘进机刀具部位，用于实时获取刀具在工作过程中的状态数据；所述数据处理单元连接刀具监测单元，接收并处理刀具状态数据，计算并生成刀具的损耗状况；所述用户界面连接数据处理单元，用于显示刀具损耗状况
。
[0007]进一步的，所述刀具监测单元基于图像监测机构，所述图像监测机构包括刀具图像采集模块
、
图像处理模块
、
预警模块；
[0008]所述刀具图像采集模块用于在隧道掘进过程中获取刀具的实时图像；
[0009]所述图像处理模块用于分析所述刀具表面的实时图像，判断刀具的磨损情况；
[0010]所述预警模块用于在刀具损耗到达预设值时，生成并发送警告信号
。
[0011]进一步的，所述刀具监测单元基于刀具检测传感器，所述刀具检测传感器用于实时获取刀具在工作过程中的状态数据，该数据包括振动频率
、
振动幅度
、
声音频率
、
声音强度
。
[0012]进一步的，所述数据处理模块还包括无线传输模块
、
数据存储模块；
[0013]所述无线传输模块用于将刀具损耗数据实时传输到远程监控中心；
[0014]所述数据存储模块，用于存储刀具损耗数据，以便进行历史比对
、
趋势分析以及建
模预测
。
[0015]进一步的，所述用户界面包括触摸屏，用户通过触摸屏查看和操作刀具损耗情况；
[0016]所述触摸屏具有图形用户界面，显示刀具当前损耗状况
、
损耗趋势
、
预警信息；
[0017]所述触摸屏可设定损耗预警阈值，调整损耗计算权重参数；
[0018]所述用户界面还包括数据导出功能，将刀具损耗数据导出为各种格式，方便后续的数据分析和报告制作，在远程监控模式下，用户还可以通过网络远程访问触摸屏界面，实现远程监控和操作
。
[0019]进一步的，还包括电源模块，为刀具检测传感器
、
图像监测机构以及用户界面提供电源
。
[0020]一种隧道掘进机刀具损耗检测方法，包括以下步骤：
[0021]步骤一：开启刀具监测单元，采集刀具状态数据；
[0022]步骤二：利用数据处理单元接收并处理刀具状态数据，计算并生成刀具的损耗状况；
[0023]步骤三：通过用户界面显示刀具损耗状况，判断刀具是否需要更换
[0024]进一步的，所述步骤一中的刀具状态数据基于图像监测机构时，具体如下：
[0025]a)
通过刀具图像采集模块，在隧道掘进过程中获取刀具的实时图像；
[0026]b)
对获取的实时图像进行预处理，预处理包括去噪
、
增强
、
切割步骤，提高图像的处理效率和准确性；
[0027]c)
使用图像识别算法对预处理后的图像进行分析，确定刀具的损耗情况；
[0028]d)
对分析结果进行对比，判断刀具是否需要更换或修复；
[0029]e)
如需更换或修复，发送指令进行更换或修复
。
[0030]其中，该图像识别算法包括深度学习
、
机器学习方法，该方法有效提高了隧道掘进机刀具的损耗检测效率和准确性
。
[0031]进一步的，所述分析结果比对时，采用预设阈值进行比对，若刀具的损耗情况超过预设阈值，则判定刀具需要更换或修复，提高刀具损耗检测的自动化程度，其中预设阈值可以根据刀具的材料
、
隧道掘进的硬度
、
刀具使用的历史记录等因素调整，使得刀具损耗的检测更加精确
。
[0032]进一步的，所述步骤一中的刀具的刀具状态数据基于刀具检测传感器时，具体如下：
[0033]利用刀具检测传感器获取振动
、
声音物理信号的变化进行分析和计算，该信号变化通过一些特定的算法进行分析，包括频谱分析
、
时频分析
、
波形分析，假设刀具的损耗状态由振动和声音因素共同决定的，具体的计算公式如下：
[0034]刀具损耗状态＝
α
1*VD+
α
2*AD+
α
3*VF+
α
4*AF
[0035]其中，
[0036]VD
代表振动的幅度，通过振动传感器获得；
[0037]AD
代表声音的强度，通过声音传感器获得；
[0038]VF
代表振动的频率，通过振动传感器获得；
[0039]AF
代表声音的频率，通过声音传感器获得；
[0040]α
1、
α
2、
α
3、
α4是影响因子的权重，可以通过大量的历史数据进行训练和优化
。
[0041]本专利技术的有益效果：
[0042]1.
本专利技术，利用图像采集和图像识别技术，能自动
、
准确且安全地检测刀具的损耗情况，提高了隧道掘进的效率和安全性，减少了因刀具损耗过度而造成的隧道质量问题，此外，该专利技术的检测过程可以实时显示，使用户可以直观地了解刀具的使用状况，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，包括包括刀具监测单元，数据处理单元以及用户界面，其特征在于，所述刀具监测单元设置于隧道掘进机刀具部位，用于实时获取刀具在工作过程中的状态数据；所述数据处理单元连接刀具监测单元，接收并处理刀具状态数据，计算并生成刀具的损耗状况；所述用户界面连接数据处理单元，用于显示刀具损耗状况
。2.
根据权利要求1所述的一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，其特征在于，所述刀具监测单元基于图像监测机构，所述图像监测机构包括刀具图像采集模块
、
图像处理模块
、
预警模块；所述刀具图像采集模块用于在隧道掘进过程中获取刀具的实时图像；所述图像处理模块用于分析所述刀具表面的实时图像，判断刀具的磨损情况；所述预警模块用于在刀具损耗到达预设值时，生成并发送警告信号
。3.
根据权利要求1所述的一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，其特征在于，所述刀具监测单元基于刀具检测传感器，所述刀具检测传感器用于实时获取刀具在工作过程中的状态数据，该数据包括振动频率
、
振动幅度
、
声音频率
、
声音强度
。4.
根据权利要求2所述的一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，其特征在于，所述数据处理模块还包括无线传输模块
、
数据存储模块；所述无线传输模块用于将刀具损耗数据实时传输到远程监控中心；所述数据存储模块，用于存储刀具损耗数据，以便进行历史比对
、
趋势分析以及建模预测
。5.
根据权利要求1所述的一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，其特征在于，所述用户界面包括触摸屏，用户通过触摸屏查看和操作刀具损耗情况；所述触摸屏具有图形用户界面，显示刀具当前损耗状况
、
损耗趋势
、
预警信息；所述触摸屏可设定损耗预警阈值，调整损耗计算权重参数；所述用户界面还包括数据导出功能，将刀具损耗数据导出为各种格式，方便后续的数据分析和报告制作，在远程监控模式下，用户还可以通过网络远程访问触摸屏界面，实现远程监控和操作
。6.
根据权利要求1‑5任一项所述的一种隧道掘进机刀具损耗检测装置，其特征在于，还包括电源模块，为刀具检测传感器
、
图像监测机构以及用户界面提供电源
。7.
一种隧道掘进机刀具损耗检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：开启刀具监测单元，采集刀具状态数据；步骤二：利用数据处理单元接收并处理刀具状态数据，计算并生成刀具的损耗状况；步骤三：通过用户界面...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青，陈子豪，张晓娟，魏国强，刘华振，王志伟，任泽栋，张云飞，解红红，李双双，张静，王金贤，
申请(专利权)人：中国水利水电建设工程咨询有限公司水电水利规划设计总院有限公司中铁六局集团有限公司中铁六局集团有限公司交通工程分公司，
类型：发明
国别省市：