一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统


[0001]本专利技术属于隧道施工
，特别是涉及一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统
。

技术介绍

[0002]隧道施工技术属于常见的户外建筑施工工程的部分技术，现有的隧道施工方案通常也是由盾构机来实现的；众所周知，盾构机由于其集成式的施工方式，能够在隧道开挖施工过程中保持工程方案的连续性和稳定性，也因此在实际施工过程中，盾构机的掘进过程能够最大程度地保持稳定；然而在实际的隧道施工中，盾构机通常会受到山体内部岩体结构的影响，进而导致掘进的方向和角度产生一定程度的偏移，因此为了时刻监测隧道掘进的各项数据及最终的隧道形态，通常在盾构机中需要不断测量掘进角度和修正掘进方案；现有技术，通常是利用准直仪对施工方案进行预设的对中准直，然而实际掘进中，阶段性的角度偏移往往难以被及时捕捉，从而导致当发现掘进角度偏移时已经使隧道的施工路径发生了较大的误差，严重情况下容易影响工期；
[0003]对此，为了对隧道施工过程的掘进角度进行实时测量，以实现对掘进方案的实时监控和修正，我们设计了一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，从而解决上述的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，解决现有的实际掘进过程中，阶段性的角度偏移往往难以被及时捕捉，从而导致当发现掘进角度偏移时已经使隧道的施工路径发生了较大的误差，严重情况下容易影响工期的问题
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术为一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，包括中央控制器
、
支撑套架
、
显示模块
、
工作平台和若干支撑壁管，所述支撑壁管包括若干支撑管片，所述支撑管片为弧形板结构，且同组支撑壁管的若干支撑管片之间相互卡合构成管壁结构，相邻两所述支撑壁管之间拼接并通过混凝土灌注固定；所述支撑壁管套设于支撑套架的外部；所述支撑套架的内表面与工作平台栓接固定为一体结构，其中工作平台的上表面与中央控制器和显示模块焊接固定；所述中央控制器与显示模块电性连接；结合上述结构及现有技术，本技术方案主要对现有的盾构机掘进隧道施工过程中涉及的相关技术结构进行改进，其中中央控制器
、
显示模块和工作平台均为加装于盾构机内部的相关组件，支撑套架和支撑壁管为盾构机掘进施工中的主要支撑构件，其中在实际掘进施工中，本技术方案主要利用中央控制器和支撑套架对掘进角度分别进行光学扫描测量和力学扫描测量，而后将两者的扫描测量数据相对照和测算，从而得到相对科学
、
准确的掘进角度测量数据；其中显示模块能够直观显示并收集测量测算出的相关数据
。
[0007]进一步地，所述中央控制器内部开设有扫描舱，扫描舱内表面焊接固定有限位板，
其中扫描舱为球形腔体结构，限位板为环形板结构，其中心部位开设有限位口；所述扫描舱内部设置有指示器，指示器为梭形结构，其中部周侧面焊接固定有限位球；所述限位球旋转嵌套于限位口的内部，且两者构成万向节结构；所述扫描舱内表面焊接固定有若干感光片，指示器一端设置为激光发射端，且激光发射端与感光片相互配合；
[0008]所述指示器的材质为永磁体，且与地磁场磁性配合；所述感光片与中央控制器电性连接；结合上述结构，在中央控制器中的扫描舱的内部，由于指示器利用限位球与限位口构成的万向节结构，结合磁体指示器自身与地磁场之间的磁性关系，在盾构机掘进过程中，指示器能够始终保持其姿态；而同时在不同的掘进角度下，扫描舱偏转的角度和方向直接反映了盾构机的掘进方向；在实际过程中，若干感光片为阻值不同的若干组光敏电阻，再与保持相对静止的指示器配合，激光发射端照射不同位点的感光片时产生不同的电位信号
。
[0009]进一步地，所述支撑套架一端焊接有测量套架，其中测量套架内部镶嵌有若干感应缸，若干所述感应缸环形阵列于测量套架的外壁，且设置于测量套架与支撑壁管之间；所述感应缸内部滑动卡合有感应压杆，感应压杆上端旋转轴接有感应压轮，且感应压轮随感应压杆延伸至测量套架与支撑壁管之间；所述感应压杆的下端焊接有滑导杆，感应缸内表面焊接固定有复位簧和螺线管，其中所述滑导杆下端延伸至螺线管的内部，并与其电性接触；所述复位簧套设于螺线管的外部；结合现有技术及前述结构，在掘进过程中，随着盾构机的前进，盾构机内部的组装机构能够将若干支撑管片逐片组装，其间当盾构机的掘进角度出现偏移时，对应方位的支撑管片与前一片支撑管片之间会产生位差，此时其对向的支撑管片对感应压杆施加的压力也会发生变化，对应地使滑导杆在螺线管中滑动的距离也发生变化，进而使滑导杆与螺线管之间构成的滑动变阻器结构接入电路中的阻值发生变化，从而产生不同的电信号
。
[0010]进一步地，所述支撑管片内侧面开设有定位槽，定位槽内部镶嵌有定位筋；所述定位筋一侧面焊接固定有定位板，定位板设置于定位槽的外部，且所述感应压轮的外缘与定位板接触配合；所述定位筋相对两端的内部均开设有定位腔，定位腔内部滑动卡合有定位滑块，且定位滑块与定位腔内表面之间焊接有支撑弹簧；所述定位滑块为永磁体，且相邻两所述支撑壁管的相邻两定位滑块之间磁性相吸；结合现有技术，在盾构机沿掘进方向逐片组装支撑管片时，后一片支撑管片的定位滑块与前一片支撑管片的定位滑块磁性相吸，进而使两片支撑管片迅速定位，提高组装效率；从另一方面还能确保力学测量的连续性
。
[0011]进一步地，所述显示模块包括密封罩
、
光学测量组和力学测量组，其中光学测量组和力学测量组均设置于密封罩的内部，且光学测量组和力学测量组包含的组件相同，均包括收卷辊
、
放卷辊
、
打点器和若干限位辊，所述收卷辊和放卷辊之间卷绕有打点带，若干所述限位辊均设置于收卷辊和放卷辊之间，且又分别设置于打点带的上下两侧面；所述密封罩内表面旋转轴接有定速旋轴，所述打点器上端焊接固定有驱动环套，且驱动环套滑动嵌套于定速旋轴的外侧面，同时，定速旋轴与驱动环套旋转配合；所述显示模块内置定速电机，且定速电机的输出轴与定速旋轴机械连接；结合前述结构，需要补充的是，收卷辊和放卷辊均与定速旋轴通过机械传动结构联动，即在实际工作过程中，定速电机能够带动定速旋轴的旋转和打点带的收放卷同时进行
。
[0012]进一步地，所述打点器包括安装管
、
从动条和打点针，其中打点针为管状结构，其内部填充有墨水和压墨珠，且压墨珠与打点针滑动配合；所述打点针上端与从动条焊接固
定，且从动条上端延伸至安装管的内部，并与安装管滑动卡合；所述定速旋轴内部沿定速旋轴的轴向镶嵌有若干驱动条，所述驱动条和从动条均为永磁体，且两者之间磁性相斥；所述从动条与安装管的内表面之间焊接有连接弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，包括中央控制器
(1)、
支撑套架
(2)、
显示模块
、
工作平台
(3)
和若干支撑壁管
(4)
，其特征在于：所述支撑壁管
(4)
包括若干支撑管片
(5)
，所述支撑管片
(5)
为弧形板结构，且同组支撑壁管
(4)
的若干支撑管片
(5)
之间相互卡合构成管壁结构，相邻两所述支撑壁管
(4)
之间拼接并通过混凝土灌注固定；所述支撑壁管
(4)
套设于支撑套架
(2)
的外部；所述支撑套架
(2)
的内表面与工作平台
(3)
栓接固定为一体结构，其中工作平台
(3)
的上表面与中央控制器
(1)
和显示模块焊接固定；所述中央控制器
(1)
与显示模块电性连接
。2.
根据权利要求1所述的一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，其特征在于，所述中央控制器
(1)
内部开设有扫描舱
(6)
，扫描舱
(6)
内表面焊接固定有限位板
(7)
，其中扫描舱
(6)
为球形腔体结构，限位板
(7)
为环形板结构，其中心部位开设有限位口；所述扫描舱
(6)
内部设置有指示器
(8)
，指示器
(8)
为梭形结构，其中部周侧面焊接固定有限位球
(9)
；所述限位球
(9)
旋转嵌套于限位口的内部，且两者构成万向节结构；所述扫描舱
(6)
内表面焊接固定有若干感光片
(10)
，指示器
(8)
一端设置为激光发射端，且激光发射端与感光片
(10)
相互配合；所述指示器
(8)
的材质为永磁体，且与地磁场磁性配合；所述感光片
(10)
与中央控制器
(1)
电性连接
。3.
根据权利要求2所述的一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，其特征在于，所述支撑套架
(2)
一端焊接有测量套架
(11)
，其中测量套架
(11)
内部镶嵌有若干感应缸
(12)
，若干所述感应缸
(12)
环形阵列于测量套架
(11)
的外壁，且设置于测量套架
(11)
与支撑壁管
(4)
之间；所述感应缸
(12)
内部滑动卡合有感应压杆
(13)
，感应压杆
(13)
上端旋转轴接有感应压轮
(14)
，且感应压轮
(14)
随感应压杆
(13)
延伸至测量套架
(11)
与支撑壁管
(4)
之间；所述感应压杆
(13)
的下端焊接有滑导杆
(15)
，感应缸
(12)
内表面焊接固定有复位簧
(16)
和螺线管
(17)
，其中所述滑导杆
(15)
下端延伸至螺线管
(17)
的内部，并与其电性接触；所述复位簧
(16)
套设于螺线管
(17)
的外部
。4.
根据权利要求3所述的一种基于
3D
扫描数据的隧道施工用掘进角度测量系统，其特征在于，所述支撑管片
(5)
内侧面开设有定位槽，定位槽内部镶嵌有定位筋
(18)
；所述定位筋
(18)
一侧面焊接固定有定位板
(19)
，定位板
(19)
设置于定位槽的外部，且所述感应压轮
(14)
的外缘与定位板
(19)
接触配合；所述定位筋
(18)
相对两端的内部均开设有定位腔
(20)
，定位腔
(20)
内部滑动卡合有定位滑块
(21)
，且定位滑块
(21)
与定位腔
(20)
内表面之间焊接有支撑弹簧
(22)
；所述定位滑块
(21)
为永磁体，且相邻两所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军民，戚鹏，彭波，王立鹏，刘文胜，吴国军，李海波，朱利荣，朱单庆，张占君，宣锐，左言言，叶尊，陈潇，
申请(专利权)人：中铁四局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：