[發明專利]一種車載隧道空洞檢測裝置及工作方法

有效

• 申請號: 202111085269.0
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113669112B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 黃赳;李梅;王家斌
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學;徐州歐翔精密機械有限公司;北京華科力創科技有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G01N29/04;B25J18/02;B25J18/04
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發明公開一種車載隧道空洞檢測裝置及工作方法，適用于隧道內檢測使用。包括軌道車，軌道車的前端設有智能控制系統，后端設有用以提供驅動力的動力系統，軌道車的中部通過升降機設有支撐平臺，支撐平臺上設有三支用于檢測隧道不同位置處空洞的智能機械臂，所述的智能機械臂端部上設有可繞機械臂旋轉的電磁錘，以保證電磁錘敲擊錘軸線與混凝土測試面始終垂直，智能機械臂靠近電磁錘處還設置有擴音裝置和聲波傳感器。可一次多點檢測,解決了隧道空洞檢測效率低,耗費時間長等問題,更貼近工程實際應用,其操作簡單,自動化程度高,檢測面大和效率高,檢測后對隧道襯砌的狀況判斷快速,性價比高。

技術領域

本發明涉及一種車載隧道空洞檢測裝置及工作方法，尤其適用于隧道內檢測使用，屬于隧道安全自動化檢測領域。

背景技術

我國高速鐵路發展迅速，由于高鐵隧道的特殊性和隱蔽性,對襯砌結構內部質量缺陷和病害難以實時檢測和識別；目前檢測高鐵隧道襯砌及背后狀態的理論和實踐,還處于前期研究階段,很大部分還是采用人工敲擊檢測的方式，比較原始和效率低下，判斷標準不統一，操作起來也有誤差；

因此研究出一套高效的，準確的，自動化的車載隧道空洞檢測裝置,運用到高鐵隧道質量普查和病害檢測中可以獲得高鐵隧道直觀的結構剖面圖的問題點,具有廣闊的應用前景，對保障高速鐵路隧道運營安全具有重要意義；

發明內容

針對現有技術丶不足之處，提供一種車載隧道空洞檢測裝置及工作方法，可一次多點檢測,解決了隧道空洞檢測效率低,耗費時間長等問題,更貼近工程實際應用,其操作簡單,自動化程度高,檢測面大和效率高,檢測后對隧道襯砌的狀況判斷快速,性價比高。

為實現上述目的，本發明的車載隧道空洞檢測裝置，它包括軌道車，軌道車的前端設有智能控制系統，后端設有用以提供驅動力的動力系統，軌道車的中部通過升降機設有支撐平臺，支撐平臺上設有三支用于檢測隧道不同位置處空洞的智能機械臂，所述的智能機械臂端部上設有可繞機械臂旋轉的電磁錘，電磁錘側設有激光傾角測量儀，以保證電磁錘敲擊錘軸線與混凝土測試面始終垂直，智能機械臂靠近電磁錘處還設置有擴音裝置和聲波傳感器，所述智能控制系統通過手動或自動模式操控軌道車在隧道的地面上鋪設的軌道中前進，并控制三支智能機械臂的電磁錘按照預設程序分別敲擊隧道內側的混凝土面，并且通過設置在機械臂上設置的聲波傳感器收集電磁錘敲擊隧道混凝土的聲波，從而獲得隧道襯砌的結構參數以及隧道健康信息，實現一次多點檢測。

進一步，所述智能機械臂為多關節結構，各關節可旋轉可伸縮,滿足不同斷面大小的隧道檢測,其包括關節a、機械臂b、機械臂c、關節d、機械臂e和關節f，其中關節a設置在支撐平臺上并實現360度旋轉，關節a上設有機械臂b，機械臂b的端部與機械臂c之間采用鉸接形式，機械臂b與機械臂c之間活動設有升降油缸，并通過升降油缸的伸縮調整機械臂b與機械臂c之間的關節夾角，機械臂c的端部通過關節d鏈接有機械臂e，機械臂c和關節d之間鉸接通過旋轉馬達調整角度，關節d和機械臂e伸縮連接，機械臂e和關節f之間鉸接通過旋轉馬達調整角度，機械臂端部帶動電磁錘對隧道壁進行敲擊，通過各個關節的智能協調控制實現對隧道壁的探測。

進一步，三支智能機械臂分別設置在支撐平臺的兩側和上方，從而時支智能機械臂通過關節移動從而接觸隧道內側的整個混凝土測試截面。

一種根車載隧道空洞檢測裝置的工作方法，其步驟為：

將車載隧道空洞檢測裝置安裝在隧道內的軌道上，利用智能控制系統控制升降機調整支撐平臺的高度，以使支撐平臺的三支智能機械臂接觸隧道的內壁；之后通過智能控制系統控制動力系統從而驅動軌道車沿軌道前進，前進速度根據需要設置，隨著軌道車的前進，三支能機械臂通過調整個關節使端部的電磁錘按照預設的敲擊軌跡不斷的調整位置并敲擊隧道的混凝土內壁面，敲擊后產生的聲音通過擴音裝置放大后利用進行采集，三支智能機械臂敲擊獲得的聲波信息標號并保存，同時每采集到一個敲擊聲音后即將參數與預設的閾值參數進行比較，若在聲音參數不在預設閾值參數范圍內則標注為警報，需要通知人工進行再確認，從而排除隧道內可能的隱患，實現對鐵路隧道的無損檢測。