【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道建设中掌子面垂直度检测技术研究领域，尤其涉及一种复杂地质环境下隧道开挖掌子面及掌子面爆破后，掌子面处于落石、掉块或涌水等复杂环境下，实现安全、快速、方便的隧道掌子面垂直度检测装置。
技术介绍
1、现有的隧道掌子面垂直度检测方法往往依赖于人工测量，这些方法不仅费时费力，而且精度容易受到人为因素的影响。此外，这些方法在隧道掌子面环境复杂的情况下，往往难以有效地进行测量。因此，有必要开发一种新型的便携式隧道掌子面垂直度检测装置，以解决现有技术方案的缺点。
2、目前，隧道掌子面垂直度检测常用的方法是经纬仪法或吊线等。经纬仪法在掌子面处没有足够的操作空间，特别是在隧道开挖现场，掌子面附近堆积有碎石，而地面也不平整，仪器的安装固定较为困难，因此在开挖隧道掌子面处利用经纬仪法测掌子面垂直度不太适用。吊线法用于测量隧道掌子面垂直度亦不合适，掌子面处复杂的工程环境不利于测量工作的开展，而测量工人的安全也难以得到保障。此外，开挖隧道掌子面一般情况下并不平整，掌子面多为不规则形状，采用经纬仪法或吊线法得到的垂直度测量精度也会受到限制。
3、已有的手持式垂直度检测装置，在测量一些表面规则的预制构件垂直度方面较为方便。但是在复杂地质环境下，手持式垂直度检测装置的应用受到限制，包括受到测量高度和检测面平整度的限制。在隧道掌子面处采用手持式垂直度检测装置，需要临时搭建平台，且需要贴近掌子面才能完成测量，整个检测过程费时费力又面临落石掉块的危险。
4、因此，针对目前隧道掌子面爆破开挖后，在复杂地质环境下如何
技术实现思路
1、为了克服传统垂直度检测装置在隧道掌子面开挖过程中面临落石、掉块或涌水等复杂环境且精度不高、操作不方便、费时费力的不足，本专利技术提供了一种隧道掌子面垂直度检测装置，解决传统方法在隧道掌子面垂直度检测中遇到的各种问题，通过结构创新和特殊设计，对隧道掌子面进行网格化断面扫描，实现非接触式、高精度、快速高效、自动化的隧道掌子面全断面垂直度检测，并可实现掌子面任意局部的垂直度及隧道全断面整体垂直度的快速自动检测，提高了隧道施工的质量和效率，以及隧道施工人员的安全。该装置可广泛应用于各类隧道工程中，具有广阔的市场前景。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、一种隧道掌子面垂直度检测装置，包括基座、一个设有传感器模块的旋转组件、一个数据处理模块和一个显示模块，所述旋转组件包括一个可伸缩旋转机械臂，所述可伸缩旋转机械臂上安装有传感器模块，所述可伸缩旋转机械臂的上端安装端头滑轮，所述可伸缩旋转机械臂的下端通过旋转组件可旋转地安装在基座上，所述传感器模块负责采集隧道掌子面的垂直度数据，所述传感器模块包括一个激光测距仪和一个三轴陀螺仪，所述激光测距仪用于测量隧道掌子面的距离，三轴陀螺仪则用于确定测量点的位置；所述传感器模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块对采集到的数据进行处理，并将处理后的数据传输到显示模块。
4、进一步，所述可伸缩旋转机械臂包括机械臂和伸缩式传感器固定架，所述机械臂的下端可旋转地安装在基座上，所述机械臂的上部安装所述伸缩式传感器固定架，所述伸缩式传感器固定架的长度通过伸缩调节，所述自动调节固定架的上端安装端头滑轮，所述伸缩式传感器固定架内安装激光测距仪和三轴陀螺仪。
5、再进一步，所述基座上安装智能操作组件，所述智能操作组件包括伸缩调节按钮、旋转控制按钮、压力控制按钮和检测启动开光，所述伸缩调节按钮用于控制伸缩式传感器固定架的伸长和收缩，所述旋转控制按钮用于控制旋转组件的旋转，所述压力控制按钮用于控制端头滑轮在隧道衬砌壁面上的接触压力，所述检测启动开关用于其中传感器模块启动检测。
6、优选的，所述传感器模块还包括温度传感器和湿度传感器。
7、所述数据处理模块包括一个微处理器和一个存储器，微处理器负责处理采集到的数据，并将处理后的数据存储在存储器中，显示模块包括一个液晶显示屏和一个音频输出设备，用于将处理后的数据以可视化的形式展示出来，并通过音频输出设备发出相应的提示音。
8、优选的，所述液晶显示屏为触摸显示屏。
9、本专利技术的有益效果主要表现在：实现非接触式、高精度、快速高效、自动化的隧道掌子面全断面垂直度检测。
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1.一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述装置包括基座、一个设有传感器模块的旋转组件、一个数据处理模块和一个显示模块，所述旋转组件包括一个可伸缩旋转机械臂，所述可伸缩旋转机械臂上安装有传感器模块，所述可伸缩旋转机械臂的上端安装端头滑轮，所述可伸缩旋转机械臂的下端安装在基座上，所述传感器模块负责采集隧道掌子面的垂直度数据，所述传感器模块包括一个激光测距仪和一个三轴陀螺仪，所述激光测距仪用于测量隧道掌子面的距离，三轴陀螺仪则用于确定测量点的位置；所述传感器模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块对采集到的数据进行处理，并将处理后的数据传输到显示模块。
2.如权利要求1所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述可伸缩旋转机械臂包括机械臂和伸缩式传感器固定架，所述机械臂的下端可旋转地安装在基座上，所述机械臂的上部安装所述伸缩式传感器固定架，所述伸缩式传感器固定架的长度通过伸缩调节，所述自动调节固定架的上端安装端头滑轮，所述伸缩式传感器固定架内安装激光测距仪和三轴陀螺仪。
3.如权利要求2所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述基座
4.如权利要求1～3之一所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述传感器模块还包括温度传感器和湿度传感器。
5.如权利要求1～3之一所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述数据处理模块包括一个微处理器和一个存储器，微处理器负责处理采集到的数据，并将处理后的数据存储在存储器中，显示模块包括一个液晶显示屏和一个音频输出设备，用于将处理后的数据以可视化的形式展示出来，并通过音频输出设备发出相应的提示音。
6.如权利要求5所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述液晶显示屏为触摸显示屏。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述装置包括基座、一个设有传感器模块的旋转组件、一个数据处理模块和一个显示模块，所述旋转组件包括一个可伸缩旋转机械臂，所述可伸缩旋转机械臂上安装有传感器模块，所述可伸缩旋转机械臂的上端安装端头滑轮，所述可伸缩旋转机械臂的下端安装在基座上，所述传感器模块负责采集隧道掌子面的垂直度数据，所述传感器模块包括一个激光测距仪和一个三轴陀螺仪，所述激光测距仪用于测量隧道掌子面的距离，三轴陀螺仪则用于确定测量点的位置；所述传感器模块与所述数据处理模块连接，所述数据处理模块对采集到的数据进行处理，并将处理后的数据传输到显示模块。
2.如权利要求1所述的一种隧道掌子面垂直度检测装置，其特征在于，所述可伸缩旋转机械臂包括机械臂和伸缩式传感器固定架，所述机械臂的下端可旋转地安装在基座上，所述机械臂的上部安装所述伸缩式传感器固定架，所述伸缩式传感器固定架的长度通过伸缩调节，所述自动调节固定架的上端安装端头滑轮，所述伸缩式传感器固定架内安装激光测距仪和三轴陀螺仪。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦东，许高明，方剑峰，朱建坤，聂柯夫，洪根田，申屠强，张桂生，王伟，陈志海，卢伟，黄久宾，段小龙，邹宝平，曹春晖，沈宸介，黄楷，
申请(专利权)人：中国铁路上海局集团有限公司杭州铁路枢纽工程建设指挥部，
类型：发明
国别省市：
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