CN113566725A - 一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法 - Google Patents

一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法 Download PDF

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张佳佳
彭湛军
黄辉
夏云
舒云琦
倪佳伟
苏叶茂
邹景军
谭友荣
于遵博
李志刚
孙楠楠
冷定兵
薛建国
李云
陈可
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Abstract

本发明公开了一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法，属于盾构检测技术领域，解决了传统技术中盾体检测效率低下，且一套全站仪价格昂贵的问题，其包括多向检测器，所述多向检测器的底部固定设置有旋转台，所述旋转台的底部旋转连接有底座，所述多向检测器可以其本体为圆心，检测各角度到多向检测器的直线距离，实现了的盾体的高效检测，并有效降低了设备制造成本。

Description

一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法
技术领域
本发明属于盾构检测技术领域，具体涉及一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法。
背景技术
盾构机以盾体支撑整个设备，盾构机掘进过程中，长期受着顶部的土壤压力作用，转向时受着顶部压力和侧向压力双向力作用，其中尾盾在实际工作中，内部无可靠的支撑装置，长期保护管片拼装，承受着顶部的压力，也直接影响了管片的拼装圆度。盾尾中心无支撑，整个结构容易变形。盾体变形主要形成原因：1.掘进地层沉降挤压变形；2.内部未支撑运输；3.装配挤压变形。
现有技术中，主要采用全站仪来测量，这种测量方式不仅效率低下，且一套全站仪价格昂贵。
发明内容
针对现有技术中盾体检测效率低下，且一套全站仪价格昂贵的问题，本发明提供一种新型盾体形变激光测量器及其检测方法，其目的在于：提高盾体形变检测效率，降低检测设备成本，简化盾体形变检测流程。
本发明采用的技术方案如下：
一种新型盾体形变激光测量器，包括多向检测器，所述多向检测器的底部固定设置有旋转台，所述旋转台的底部旋转连接有底座，所述多向检测器可以其本体为圆心，检测各角度到多向检测器的直线距离。
采用上述方案，其中多向检测器能够检测各个方向到多向检测器的直线距离，并通过底部设置的旋转台进行旋转，以得到全方位的距离检测，通过该装置，能够检测到盾构机盾尾的内表面平整度，能够为工作人员得到较为直观的盾体内部情况示意。
优选的，所述多向检测器的外部固定设置有数组三角激光发射器，每组中的两个三角激光发射器具有相同轴线，所述三角激光发射器连接有信号处理器，所述信号处理器连接有显示屏，所述底座的表面刻有角度刻度。
采用上述方案，其中三角激光发射器能够通过发射激光来检测多向检测器到激光所照射到的平面的距离，其中三角激光发射器为两个一组，通过相同轴线的对此称设置，能够检测其所在的盾构机盾尾直径，通过对比数组三角激光发射器所得到的的盾构机盾尾直径，能够看出盾尾的哪个部分发生了形变。
所述多向检测器上固定设置有控制按钮，所述控制按钮与所述三角激光发射器、显示屏电性连接。
采用上述方案，能够通过控制按钮控制装置的开启与关闭。
所述底座的内部固定设置有控制主板，所述底座的表面刻有角度刻度，所述控制主板连接所述旋转台，所述控制底座电性连接有步进电机，所述步进电机带动所述旋转台进行转动，所述底座的表面刻有角度刻度。
采用上述方案，可通过计算机进行旋转台的控制，提高了设备的可控性，其中底座上的刻度能够使工作人员对旋转角度进行掌控。
所述底座的底部铰接有三角支架。
采用上述方案，能够将本装置架设在盾构机盾尾中心，无需其他支撑结构即可进行盾尾形变检测。
所述多向检测器的顶部固定设置有水平检测器。
采用上述方案，水平检测器能够检测本装置是否处于水平状态，为工作人员提供检测环境是否达到检测标准的依据。
所述显示屏上分为数个激光数值区、盾体直径数值区，所述盾体直径数值区的值为数个激光数值区显示数值的总和。
采用上述方案，能够较为直观的得到各组数据并进行记录，方便了工作人员在无法使用计算机的时候，可直接通过显示屏进行数组记录，提高了本装置的适用性。
一种应用一种新型盾体形变激光测量器的检测方法，其特征在于，包括:
步骤A：将各组三角激光发射器进行编号，每两个三角激光发射器为一组，设为A-N组，并设定每次的转动角度，将每相邻的两个三角激光器夹角Z为标准，根据现场的检测精度需求设置转动次数为X，则每次转动角度为Z/X；
步骤B：按下控制按钮，测量器开始转动，当转动第一次时，测量器得到的数据组为A1、B1、C1、D1、……N1，当转动第二次时，测量器得到的数据为A2、B2、C2、D2……N2, 直到得到数组AX、BX、CX、DX……NX，其中每次转动角度都为Z/X，并将数组记录下来；
步骤C：施工人员通过每组三角发射器的测距数据的总和进行对比，其中数据偏差最大得到一组即为盾体形变的数据，并将测量器向测量转动方向相反转动Z,使测量器转回初始状态，工作人员根据该组数据源所提供的设备旋转角度和三角激光发射器的组号能够得到盾构形变的具***置，并开始修补工作。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.其中多向检测器能够检测各个方向到多向检测器的直线距离，并通过底部设置的旋转台进行旋转，以得到全方位的距离检测，通过该装置，能够检测到盾构机盾尾的内表面平整度，能够为工作人员得到较为直观的盾体内部情况示意，其中三角激光发射器能够通过发射激光来检测多向检测器到激光所照射到的平面的距离，其中三角激光发射器为两个一组，通过相同轴线的对此称设置，能够检测其所在的盾构机盾尾直径，通过对比数组三角激光发射器所得到的盾构机盾尾直径，能够看出盾尾的哪个部分发生了形变，能够通过控制按钮控制装置的开启与关闭。
2.可通过计算机进行旋转台的控制，提高了设备的可控性，其中底座上的刻度能够使工作人员对旋转角度进行掌控。
3.能够将本装置架设在盾构机盾尾中心，无需其他支撑结构即可进行盾尾形变检测。
4.水平检测器能够检测本装置是否处于水平状态，为工作人员提供检测环境是否达到检测标准的依据。
5.能够较为直观的得到各组数据并进行记录，方便了工作人员在无法使用计算机的时候，可直接通过显示屏进行数组记录，提高了本装置的适用性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的一种实施方式的主视角结构示意图；
图2是本发明的一种实施方式的侧视角结构示意图；
图3是本发明的一种实施方式的俯视角结构示意图；
图4是本发明的一种实施方式的结构示意图。
附图标记：1-多项检测器；2-显示屏；3-激光数值区；4-盾体直径数值区；5-控制按钮；6-三角激光发射器；7-旋转台；8-底座；9-三角支架；10-水平检测器。
具体实施方式
实施例一：
一种新型盾体形变激光测量器，包括多向检测器1，所述多向检测器1的底部固定设置有旋转台7，所述旋转台7的底部旋转连接有底座8，所述多向检测器1可以其本体为圆心，检测各角度到多向检测器1的直线距离。
所述多向检测器1的外部固定设置有数组三角激光发射器6，每组中的两个三角激光发射器6具有相同轴线，所述三角激光发射器6连接有信号处理器，所述信号处理器连接有显示屏2，所述底座8的表面刻有角度刻度。
所述多向检测器1上固定设置有控制按钮5，所述控制按钮5与所述三角激光发射器6、显示屏2电性连接。
所述底座8的底部铰接有三角支架9。
所述多向检测器1的顶部固定设置有水平检测器10。
所述显示屏2上分为数个激光数值区3、盾体直径数值区4，所述盾体直径数值区4的值为数个激光数值区3显示数值的总和。
一种应用一种新型盾体形变激光测量器的检测方法，包括:
步骤A：将各组三角激光发射器进行编号，每两个三角激光发射器为一组，设为A-N组，并设定每次的转动角度，将每相邻的两个三角激光器夹角Z为标准，根据现场的检测精度需求设置转动次数为X，则每次转动角度为Z/X；
步骤B：按下控制按钮，测量器开始转动，当转动第一次时，测量器得到的数据组为A1、B1、C1、D1、……N1，当转动第二次时，测量器得到的数据为A2、B2、C2、D2……N2, 直到得到数组AX、BX、CX、DX……NX，其中每次转动角度都为Z/X，并将数组记录下来；
步骤C：施工人员通过每组三角发射器的测距数据的总和进行对比，其中数据偏差最大得到一组即为盾体形变的数据，并将测量器向测量转动方向相反转动Z,使测量器转回初始状态，工作人员根据该组数据源所提供的设备旋转角度和三角激光发射器的组号能够得到盾构形变的具***置，并开始修补工作。
在上述实施例中，如图1-3所示，其中三角激光发射器6设置为1组，由于其具有相同轴线，所以两个三角激光发射器6的夹角为180°，设置转动次数为6次，故每次转动角度为30°，在开始进行测量之前，工作人员需要将本装置三角支架9撑开，并通过水平检测器10进行装置调平，完成调平后，按下控制按钮5，两个三角激光发射器6发出测距激光，并将数值显示在显示器上，工作人员进行数据记录，完成初次数据记录后，将装置手动转动30°，其中转动角度可通过底座8上的刻度进行监控，转动到位后，工作人员记录下转动后的数据，并重复上述步骤，完成盾构机盾尾的形变检测工序，工作人员通过对比上述工序得到的六组数据，找出其中偏差较大的一组，并根据偏差较大数组所对应的角度，能够得到盾尾发生形变的位置，并进行后续修补工序。
实施例二：
所述底座8的内部固定设置有控制主板，所述控制主板连接所述旋转台7与多向检测器1，所述控制底座8电性连接有步进电机，所述步进电机带动所述旋转台7进行转动。
在上述实施例中，如图4所示，如果检测环境较好，可设置电脑进行盾构机盾尾的形变检测，可先将装置设置在盾构机盾尾的中心，并将工作人员撤离，通过电脑设置其转动的次数和角度，其中三角激光发射器6设置为3组，共6个三角激光发射器6，故每个三角激光发射器6之间的角度为60度，设置转动次数为4次，故每次转动角度设置为15°，在完成参数设定后，通过电脑控制步进电机进行转动，在完成第一次转动后，记录其中3组三角激光发射器6所得到的直径数据，为A1、B1、C1，并开始第二次转动，转动到30°后，进行第二组数据记录，为A2、B2、C2，重复上述步骤，共得到四组数据共12个，工作人员通过找出其中12个数据中偏差值较大的一个数据，并根据改数据的编号进行位置搜索，如 C3数据偏差较大，即为第三组三角激光发射器6转动至45°时所探测到的盾构形变处，工作人员可根据该位置进行盾构机维修，该实施例自动化与智能化程度较高，相比实施例一制造成本也相对高，但能够得到更加精准的盾构形变检测数据，其中的三角激光发射器6 组数和检测次数可根据精度需求做适应性增加，其中的三角激光发射器6组数越高，则可在一侧检测中检测更多数据，效率就越高，其中检测次数越多，则每次装置的转动角度越小，得到的数据精度就越高。
值得注意的是，其中通过电脑、控制主板进行对旋转台、三角激光发射器的开启为公知常识，技术人员能够非常容易地从现有资料中得到具体设置结构与步骤，故本发明中不在阐述。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，包括多向检测器(1)，所述多向检测器(1)的底部固定设置有旋转台(7)，所述旋转台(7)的底部旋转连接有底座(6)，所述多向检测器(1)可以其本体为圆心，检测各角度到多向检测器(1)的直线距离。
2.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述多向检测器(1)的外部固定设置有数对三角激光发射器(6)，每对中的两个三角激光发射器(6)具有相同轴线，所述三角激光发射器(6)连接有信号处理器，所述信号处理器连接有显示屏(2)，所述底座(6)的表面刻有角度刻度。
3.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述多向检测器(1)上固定设置有控制按钮(5)，所述控制按钮(5)与所述三角激光发射器(6)、显示屏(2)电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述底座的内部固定设置有控制主板，所述控制主板连接所述旋转台与多向检测器，所述控制底座电性连接有步进电机，所述步进电机带动所述旋转台进行转动。
5.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述底座(8)的底部铰接有三角支架(9)。
6.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述多向检测器(1)的顶部固定设置有水平检测器(10)。
7.根据权利要求1所述的一种新型盾体形变激光测量器，其特征在于，所述显示屏(2)上分为数个激光数值区(3)、盾体直径数值区(4)，所述盾体直径数值区(4)的值为数个激光数值区(3)显示数值的总和。
8.一种应用权利要求1-9任一项的一种新型盾体形变激光测量器的检测方法，其特征在于，包括:
步骤A：将各组三角激光发射器进行编号，每两个三角激光发射器为一组，设为A-N组，并设定每次的转动角度，将每相邻的两个三角激光器夹角Z为标准，根据现场的检测精度需求设置转动次数为X，则每次转动角度为Z/X；
步骤B：按下控制按钮，测量器开始转动，当转动第一次时，测量器得到的数据组为A1、B1、C1、D1、……N1，当转动第二次时，测量器得到的数据为A2、B2、C2、D2……N2,直到得到数组AX、BX、CX、DX……NX，其中每次转动角度都为Z/X，并将数组记录下来；
步骤C：施工人员通过每组三角发射器的测距数据的总和进行对比，其中数据偏差最大得到一组即为盾体形变的数据，并将测量器向测量转动方向相反转动Z,使测量器转回初始状态，工作人员根据该组数据源所提供的设备旋转角度和三角激光发射器的组号能够得到盾构形变的具***置，并开始修补工作。
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