[发明专利]盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法

说明书

本公开涉及一种盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法，包括上位机、检测组件和驱动组件，驱动组件能驱动检测组件从隔仓板处进入或脱离盾构土舱；检测组件包括多关节的机械臂，机械臂末端通过多轴转台安装有双目摄像头，多轴转台能驱动双目摄像头沿多轴转动；机械臂的末端安装有具有驱动轮的旋转驱动机构，驱动轮能够与滚刀接触并驱动滚刀转动；上位机能够与双目摄像头通信并完成滚刀的三维建模，并判断滚刀的磨损程度。本公开能够完成盾构机土舱内刀具的可视化检测，提高检测的效率及精准性。

技术领域

本公开属于岩土工程技术领域，具体涉及一种盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

盾构机刀磨损或失效后若不能及时发现或更换，将导致刀具超量磨损、断裂、移位、轴承异常损坏甚至刀盘严重磨损，大大降低掘进效率。现有的刀具磨损情况检测方法中，开舱检查的方法最为直接有效，但在地层的土压力、水压力作用下，盾构机开舱存在极大的安全风险。而且，一般在较高泥浆压力、气压力作用环境下，需要专业的潜水员进入压力舱内，在泥浆中或在高压气体中对盾构、开挖面的状况进行检查，进入的时间较短。

影像检测技术的直观性和便捷性，为盾构机前舱设备可视化和刀具磨损检测提供了技术基础。但在发明人了解到的一些基于三维建模的盾构机刀具检测方案中，未考虑安装有滚刀的盾构土舱的空间限制，摄像头处于盾构土舱中一侧，盾构机停机时滚刀处于静止状态，同时摄像头的光轴与滚刀的相对角度不变，难以完成滚刀的全表面摄像，影响滚刀三维建模的精准性。

发明内容

本公开的目的是提供一种盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法，能够至少解决上述技术问题之一。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供一种盾构土舱内刀具可视化检测装置，包括上位机、检测组件和驱动组件，驱动组件能驱动检测组件从隔仓板处进入或脱离盾构土舱。

检测组件包括多关节的机械臂，机械臂末端通过多轴转台安装有双目摄像头，多轴转台能驱动双目摄像头沿多轴转动；机械臂的末端安装有具有驱动轮的旋转驱动机构，驱动轮能够与滚刀接触并驱动滚刀转动；上位机能够与双目摄像头通信并完成滚刀的三维建模，并判断滚刀的磨损程度。

作为进一步的改进，还包括固定在隔仓板背离盾构土舱一侧的收纳组件，驱动机构能够带动检测组件缩入或伸出收纳组件。

作为进一步的改进，所述多轴转台包括第一转座，第一转座与机械臂末端转动连接且转动轴线为第一轴线，第一转座与第二转座转动连接且转动轴线为第二轴线，第一轴线与末端机械臂的中心轴线重合，第二轴线与第一轴线垂直。

作为进一步的改进，所述机械臂末端固定有套板，套板与安装板转动连接且转动轴线为第三轴线，安装板处安装有轴线方向垂直安装板的驱动轮，第三轴线与第一轴线垂直。

作为进一步的改进，所述第二转座在工作面处安装有喷头；喷头能够选择性的与水源供应系统或气源供应系统连通，并实现双目摄像头的清洗。

本公开的一个或多个实施例还提供一种盾构土舱内刀具可视化检测方法，利用了上述的盾构土舱内刀具可视化检测装置，包括以下步骤：

盾构机挖掘前，检测组件进入盾构土舱，机械臂运动使得驱动轮及双目摄像头依次对准不同滚刀，驱动轮驱动滚刀旋转，双目摄像头对滚刀摄像，上位机完成初始状态下的滚刀三维建模；

滚刀需要检测时，盾构机暂停掘进，检测组件进入盾构土舱，机械臂运动使得驱动轮及双目摄像头依次对准不同滚刀，驱动轮驱动滚刀旋转，双目摄像头对滚刀摄像；上位机完成检测状态下的滚刀三维建模；

上位机对初始状态及检测状态下的滚刀三维模型进行比对，得到刀具磨损信息。

以上一个或多个技术方案的有益效果为：