本發(fā)明涉及隧道支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、掘進(jìn)機(jī)在其后配套上一般都會布置混凝土噴射裝置(即混噴裝置)便于對已經(jīng)挖掘的隧道進(jìn)行支護(hù)。通常地，混噴裝置是將預(yù)先攪拌好的混凝土通過泵送系統(tǒng)輸送到混噴機(jī)處，加入速凝劑。之后，在噴漿機(jī)械臂以及噴漿機(jī)械臂端部的噴漿頭的作用下，經(jīng)混合高壓氣體，噴射到受噴面，加入的速凝劑會使混凝土迅速凝結(jié)硬化，從而在挖掘好的隧道內(nèi)壁上形成混凝土支護(hù)層。

2、混噴完成后的內(nèi)壁需要盡可能保持平整，而經(jīng)過掘進(jìn)機(jī)挖掘后的隧道內(nèi)壁并不平整，因此為了實(shí)現(xiàn)混噴完成后的內(nèi)壁平整，就不能對隧道的每一處進(jìn)行均勻噴涂，而是需要在隧道的低凹處多噴混凝土，在隧道的凸起處少噴混凝土。也就是說在混噴過程中的噴料量以及進(jìn)給速度需要根據(jù)隧道內(nèi)壁的實(shí)際情況進(jìn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)還處于人工作業(yè)階段，操作者用眼睛觀察隧道內(nèi)壁的情況，并控制噴漿機(jī)械臂以及噴漿頭對隧道壁面進(jìn)行噴涂作業(yè)，噴射量的大小以及噴射時(shí)間完全依靠人眼觀察，隧道內(nèi)塵土飛揚(yáng)且光線不足，人眼觀測壁面噴涂效果有很大的不準(zhǔn)確性，使得噴涂質(zhì)量差，不滿足高質(zhì)量的隧道施工要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)中還具有采用傳感器采集隧道壁面信息，之后依據(jù)該信息自動化噴涂的技術(shù)方案。

3、如申請公布日為2019年8月23日、申請公布號為cn?110159313?a的中國發(fā)明專利申請公開了一種智能噴漿系統(tǒng)及其噴漿支護(hù)方法，其中該智能噴漿系統(tǒng)包括用于沿隧道軸向方向設(shè)置的噴漿橋，在噴漿橋上轉(zhuǎn)動設(shè)置有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上設(shè)置有噴漿機(jī)械手，在噴漿機(jī)械手上設(shè)置有噴漿嘴(即噴漿頭)，在噴漿支護(hù)的過程中，噴漿頭連通回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動。為了對隧道的壁面進(jìn)行掃描分析，在噴漿橋上還設(shè)置有前后間隔布置的兩個(gè)多自由度三維掃描儀(即掃描儀)，該掃描儀具有多個(gè)自由度，可以掃描隧道內(nèi)的不同位置，得到隧道內(nèi)更加全面的數(shù)據(jù)，在噴漿過程中，根據(jù)得到的隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行噴涂。

4、然而，上述技術(shù)方案中，掃描儀依靠其自身的轉(zhuǎn)動只能進(jìn)行特定范圍內(nèi)的掃描，無法對隧道的整個(gè)內(nèi)周面進(jìn)行掃描，若要對隧道的整個(gè)內(nèi)周面掃描，則需要設(shè)置多個(gè)掃描儀，多個(gè)掃描儀分別朝向不同的方向進(jìn)行掃描，這會造成成本的增加。此外，上述技術(shù)方案中掃描儀設(shè)置在噴漿橋上，而噴漿橋位于掘進(jìn)機(jī)的中心位置，在掘進(jìn)機(jī)移動的過程中，掃描儀可能會被掘進(jìn)機(jī)上的其他部件遮擋，造成數(shù)據(jù)不完整。此外，掃描儀和噴漿頭設(shè)置在不同的機(jī)械臂上，兩者的運(yùn)動軸線并不相同，數(shù)據(jù)在使用的過程中，需要進(jìn)行坐標(biāo)系的變換，增大了數(shù)據(jù)計(jì)算量；且在掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行的過程中，由于安裝誤差或者震動使得兩者的相對位置關(guān)系并不嚴(yán)格相對，兩者的相對位置可能存在一定的偏差，使得掃描儀掃描的數(shù)據(jù)難以完全為噴漿頭提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)輸入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中混噴前使用掃描儀進(jìn)行隧道內(nèi)壁的掃描時(shí)，使用多個(gè)掃描儀對隧道的不同位置進(jìn)行掃描導(dǎo)致的成本增加的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案：

3、一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，包括噴漿橋和掃描儀，掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)還包括用于接收掃描儀掃描數(shù)據(jù)并控制噴漿頭噴漿的控制器，所述噴漿橋上設(shè)置有繞噴漿橋轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述掃描儀設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上以在隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行隧道掃描。

4、進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有噴漿機(jī)械臂，噴漿機(jī)械臂的端部設(shè)置有噴漿頭。

5、進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)平行布置的弧形軌道，弧形軌道上導(dǎo)向設(shè)置有沿弧形軌道移動的活動件，所述掃描儀設(shè)置在活動件上。

6、進(jìn)一步地，活動件上設(shè)置有安裝平面，所述掃描儀固定設(shè)置在安裝平面上，所述安裝平面上還固定設(shè)置有與掃描儀間隔布置的對掃描儀的位置和朝向進(jìn)行測量的位置傳感器。

7、進(jìn)一步地，活動件包括活動桿，活動桿的軸線與弧形軌道的軸線平行。

8、進(jìn)一步地，掃描儀設(shè)置在活動桿的遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線的部分。

9、進(jìn)一步地，掃描儀包括測量并生成點(diǎn)云信息的至少兩個(gè)紅外相機(jī)以及依靠可見光生成隧道內(nèi)照片的可見光相機(jī)。

10、進(jìn)一步地，所述掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)還包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上用于記錄回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)沿前后方向移動行程的里程傳感器。

11、本發(fā)明中掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)的有益效果在于：本發(fā)明對現(xiàn)有的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，通過設(shè)置掃描儀便于得知隧道內(nèi)部的形貌結(jié)構(gòu)，通過控制器的設(shè)置便于通過形貌結(jié)構(gòu)控制噴漿頭適應(yīng)性地噴漿；通過將掃描儀設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繞噴漿橋轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使得掃描儀也能繞噴漿橋轉(zhuǎn)動，使得掃描儀在進(jìn)行掃描時(shí)能夠運(yùn)動，進(jìn)而對不同的位置進(jìn)行掃描，節(jié)省了掃描儀的使用，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中混噴前使用掃描儀進(jìn)行隧道內(nèi)壁的掃描時(shí)，使用多個(gè)掃描儀對隧道的不同位置進(jìn)行掃描導(dǎo)致的成本增加的問題。

技術(shù)特征：

1.一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，包括噴漿橋和掃描儀，掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)還包括用于接收掃描儀掃描數(shù)據(jù)并控制噴漿頭噴漿的控制器，其特征在于：所述噴漿橋上設(shè)置有繞噴漿橋轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述掃描儀設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上以在隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行隧道掃描。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上還設(shè)置有噴漿機(jī)械臂，噴漿機(jī)械臂的端部設(shè)置有噴漿頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)平行布置的弧形軌道，弧形軌道上導(dǎo)向設(shè)置有沿弧形軌道移動的活動件，所述掃描儀設(shè)置在活動件上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：活動件上設(shè)置有安裝平面，所述掃描儀固定設(shè)置在安裝平面上，所述安裝平面上還固定設(shè)置有與掃描儀間隔布置的對掃描儀的位置和朝向進(jìn)行測量的位置傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：活動件包括活動桿，活動桿的軸線與弧形軌道的軸線平行。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：掃描儀設(shè)置在活動桿的遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)軸線的部分。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：掃描儀包括測量并生成點(diǎn)云信息的至少兩個(gè)紅外相機(jī)以及依靠可見光生成隧道內(nèi)照片的可見光相機(jī)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，其特征在于：所述掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)還包括設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上用于記錄回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)沿前后方向移動行程的里程傳感器。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及隧道支護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)。一種掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)，包括噴漿橋和掃描儀，掘進(jìn)機(jī)混噴掃描系統(tǒng)還包括用于接收掃描儀掃描數(shù)據(jù)并控制噴漿頭噴漿的控制器，所述噴漿橋上設(shè)置有繞噴漿橋轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述掃描儀設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上以在隨回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行隧道掃描。通過將掃描儀設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)繞噴漿橋轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使得掃描儀也能繞噴漿橋轉(zhuǎn)動，使得掃描儀在進(jìn)行掃描時(shí)能夠運(yùn)動，進(jìn)而對不同的位置進(jìn)行掃描，節(jié)省了掃描儀的使用，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中混噴前使用掃描儀進(jìn)行隧道內(nèi)壁的掃描時(shí)，使用多個(gè)掃描儀對隧道的不同位置進(jìn)行掃描導(dǎo)致的成本增加的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：朱英,宋耀東,曹宸旭,孫志洪,齊寅,尤衛(wèi)星,年俊杰,張培,馮亞麗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10