[实用新型]一种基于十字激光的盾尾间隙测量装置

说明书

本实用新型属于隧道施工技术领域，公开了一种基于十字激光的盾尾间隙测量装置，具有发射端和接收端，通过固定在盾尾油缸底座的发射端向管片侧面发射激光源并根据激光源在管片端面的成像图像进行定位，通过终端软件解算获取管片外壁与盾构机盾尾内壁壳之间的间隙值；所述接收端为相机模块，所述发射端为设置在相机模块一侧的十字激光源；相机模块对准带有十字激光的管片端面进行实时图像采集；还包括处理模块，通过处理模块对相机模块的图像数据进行解算获取间隙值。本实用新型解决了日常采用接触式测量方法代来的设备磨损或不方便安装的不足之处，规避了直接对间隙进行尺量的传统方式，丰富了非接触式测量的方法。

技术领域

本实用新型属于隧道施工技术领域，具体涉及一种基于十字激光的盾尾间隙测量装置。

背景技术

由于现代城市建设中，需要建设轨道交通网络来提升城市交通水平；在城市的地铁建设过程中，盾构法施工得到广泛的应用。由于地铁设计的线路线形是随地形地貌而有曲率变化，因此在盾构施工过程中，盾构机随掘进线路的曲率变化，盾构机操作人员需要不断的对盾构机进行纠偏，因此推进油缸伸长量会不一样长，导致盾构机盾尾部分的盾壳内壁与管片外径之前的空间发生变化，该空间称之为“盾尾间隙”。盾尾间隙的结构示意图如图6所示，在推进油缸推进过程中，管片与盾构机盾尾内壁之间的距离即为所述的盾尾间隙。

当盾尾间隙的变化值超过设计或规范的允许范围时，将会导致盾尾与管片之间发生过度挤压而造成管片错台、破损，以及加速盾尾密封刷的磨损，破坏了盾构机的盾尾密封系统，甚至造成隧道外的地下水或壁后注浆的浆液等涌入盾尾，给施工带来很大的安全风险。

现有技术中存在大量用于实时检测盾构机尾部姿态或行进轨迹的设备，大都通过测距仪直接测量距离，或使用工业相机拍摄图像再通过计算设备对图像进行计算分析，从而判断盾尾轴线与管片轴线之间的偏差值，从而对其进行动作补偿或设置保护设备。但现有的检测机构体积较大且精度较低，究其原因主要是为了保证该设备能够稳定运行，则设置大量的保护设备；同时由于计算方式的不同，导致其采用体积较大的传感器或测量单元，占用过多的空间；且由于盾尾内照明或光线明暗差异较大，造成图像的边界不清晰，导致测量结果误差较大，不利于指导现场的掘进施工。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种基于十字激光的盾尾间隙测量装置，通过十字形的激光束对盾尾间隙进行测量，从而减小设备体积，并提高测量精度。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于十字激光的盾尾间隙测量装置，具有发射端和接收端，通过固定在盾尾油缸底座的发射端向管片端面发射光源并根据激光源的成像图像进行定位计算获取管片与盾构机盾尾内壁壳之间的间隙值；

所述接收端为相机模块，所述发射端为设置在相机模块一侧的十字或两个一字激光源；

相机模块对准带有十字激光的管片端面进行图像实时采集；

还包括处理模块，通过处理模块对相机模块的图像数据进行解算获取间隙值。

值得说明的是，本装置应用在盾构机中，现有盾构机包括带有刀盘的转动头部，带有物料传送机构的中部和用于布设管片形成隧道墙面的尾部，而盾构机内设有用于调整钻进方向的纠偏油缸，使得整个刀头部分能够按照设计路线进行姿态调整。

而在盾构机尾部还有设置用于推进的油缸，本实用新型中的装置则是对因该油缸引起的角度偏转情况进行实时检测反馈的设备。其设置在尾部，通过将十字光源照射在管片的端面上，并通过相机模块获取包括十字光源的图像信息，从而通过处理模块采集图像信息中的边界值通过算法进行计算获取实际的盾尾间隙。

其中的盾尾间隙是指管片外壁与盾构机盾尾的内壁之间的间隙，而所谓的管片端面是指其长度方向两侧与盾构机掘进方向垂直的平面，由于十字光源打在其端面上，且安装时通过调试设备从而保证十字光源的中心能够落在端面上。