隧道衬砌无损检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隧道衬砌无损检测装置，包括安装在工作台的底座下带刹车万向脚轮，工作台、距离微调组件、高度调整组件、自动敲击组件和外设的上位机。装置工作时通过钢管、脚手架直角扣件固定在铁路工程车上，由火车头拖动铁路工程车及装载的检测装置沿隧道移动，通过装置中自动敲击组件对隧道衬砌进行敲击，麦克风将敲击声波转为电信号，由上位机采集与分析敲击声音信号，获得隧道衬砌的结构参数、空洞等隧道健康信息，实现对隧道衬砌的无损检测。本装置采用模块化设计，装拆方便，满足“天窗时间”及对不同隧道衬砌检测的要求，具有操作简单，自动化程度高，检测效率和精度高，检测后对隧道衬砌的状况判断快速，性价比高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隧道衬砌无损检测装置，具体地说是一种通过本装置自动对运营铁路隧道衬砌表面敲击，采集声音信号进行分析，通过解析音频信号获得铁路隧道衬砌的结构参数、空洞等隧道健康状况信息，实现对运营铁路隧道衬砌无损检测的装置。
技术介绍
运营铁路隧道的健康状况关系着铁路轨道交通运输的安全，因此对铁路隧道衬砌定期开展全面综合的检测对铁路的安全运输起着至关重要的作用。尤其运营多年的铁路隧道衬砌可能存在渗漏水、衬砌变形、衬砌后背脱空、浅层空洞、空隙、掉块等病害现象，需对其进行检测。目前对运营铁路隧道衬砌检测的方法可以分为有损检测和无损检测两类，有损检测不仅破坏了隧道的衬砌结构，而且具有检测速度慢、代表性差等缺点；各种无损检测法则能在不破坏检测对象的条件下对测试体进行较为准确地检测，但运营铁路隧道遇到某些特殊环境或特别需要时，由于其中的一些无损方法自身存在局限，如早期隧道衬砌检测采用人工敲击，检测效率低、客观性不好、劳动强度大等弊病。随着运营铁路隧道的不断增多，为保证运营铁路隧道安全，需要开发出满足运营铁路隧道衬砌无损检测的装置，实现对运营隧道的自动化检测，用于解决人工敲击检测劳动强度大、检测效率低和效果差等问题。运营铁路隧道衬砌的检测环境较为复杂，检测的时间段及时间长短受运营状态严格的限制，称为“天窗时间”，且隧道检测的地点及检测时所用的工程车不固定，要求隧道检测设备装拆方便；加上运营隧道类型尺寸各异，有高铁隧道和普通铁路隧道、单线隧道和双线隧道之分，要求一套隧道检测装备既能满足同一隧道不同测线的检测要求，又能满足多尺寸类型的隧道检测的要求；对运营铁路隧道检测时，还要求隧道衬砌检测装备操作简单、可靠性高，即使普通操作人员也应能完成检测；另一个要求是隧道检测装备的检测结果需可靠、受外界环境及人为因素影响小、客观性强。根据上述隧道对检测的要求，因此很有必要从多角度、多层面研究和开发运营铁路隧道衬砌无损检测装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决的现有技术存在的问题，而提供一种适应性强、装拆方便、操作简单、经济实用、检测客观性强、检测面积大、检测效率高，能适用于各种尺寸类型的运营铁路隧道衬砌进行自动的无损检测的隧道衬砌无损检测装置。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种隧道衬砌无损检测装置，包括顺序安装的带刹车万向脚轮、工作台、距离微调组件、高度调整组件、自动敲击组件和外设的上位机；所述的带刹车万向脚轮安装在工作台底座下端，用于装置的移动、转运和刹车固定；所述的工作台设有工作台面、底座和扶梯，工作台用于支撑工作台面上安装的距离微调组件，及距离微调组件上方的高度调整组件和自动敲击组件，扶梯用于操作人员上到工作台面上，操作自动敲击组件与隧道衬砌的距离微调及高度调整；所述的距离微调组件包含步进电机A、减速器A、前支撑座、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、铝型材、滑块、后支撑座、上支撑板、滚珠丝杠轴承座和联轴器，步进电机A和减速器A通过螺钉固定在前支撑座上，滚珠丝杠通过滚珠丝杠轴承座和后支撑座支撑，减速器A输出轴与滚珠丝杠轴通过联轴器连接，直线导轨通过螺钉固定在铝型材上，上支撑板通过螺钉与丝杠螺母及滑块连接，高度调整组件通过螺钉固定在上支撑板上；步进电机A转动时带动减速器A及滚珠丝杠转动，丝杠螺母平动，带动滑块及滑块上部的上支撑板、高度调整组件、自动敲击组件整体移动，实现自动敲击组件与被测隧道衬砌壁距离的微调；所述的高度调整组件包括支撑杆、动力传动部件、圆柱齿条杆、斜支撑杆，支撑杆通过螺钉固定在距离微调组件的上支撑板上，动力传动部件中设有蜗轮蜗杆、把手和齿轮，动力传动部件安装在支撑杆上，圆柱齿条杆通过动力传动部件插装在支撑杆中，斜支撑杆一端与圆柱齿条杆固连，另一端与自动敲击组件固连；转动动力传动部件上的把手，通过蜗轮蜗杆传动、齿轮及圆柱齿条杆的齿条传动，实现圆柱齿条杆上升或下降，从而固连在圆柱齿条杆上的斜支撑杆带动自动敲击组件实现高度的调整；所述的自动敲击组件包括步进电机B、减速器B、组件安装板、固定弹簧座、弹簧、锤头、皮带轮、麦克风安装座、麦克风、弹簧安装板和L型安装板，所述的步进电机B、减速器B和麦克风安装座分别通过螺钉固定在组件安装板上，皮带轮过盈配合安装在减速器B输出轴上，皮带轮上固连有四个固定弹簧座，四个弹簧通过弹簧安装板分别与L型安装板及固定弹簧座固连，四个锤头与L型安装板固连，麦克风安装在麦克风安装座上；步进电机B带动减速器B转动，进而带动皮带轮转动，皮带轮上安装的固定弹簧座、弹簧带动锤头转动，实现锤头对隧道衬砌的敲击，四个锤头用于增加敲击频率，并以相同间距敲击衬砌满足检测密度的要求，麦克风用于将敲击的声波信号转化为电信号，通过采集卡将电信号传输至外设的上位机中；上位机安装有解析软件，用于声波信号采集、存储、处理，解析出运营铁路隧道衬砌的健康状况。所述的工作台、距离微调组件、高度调整组件和自动敲击组件均采用模块化设计。模块化设计使各组件拆装方便，满足运营铁路隧道检测“天窗时间”对检测时间段及时间长短限制，同时满足转运至其他隧道的装拆要求。所述的装置工作时采用钢管、脚手架直角扣件将装置固定在铁路工程车上，并由火车头拖动铁路工程车及装置在运行过程中实施对隧道衬砌自动敲击和检测。采用钢管、脚手架直角扣件固定装置，目的是防止装置在运行和敲击过程中在铁路工程车上窜动，保证装置工作时的稳定性。所述的高度调整组件在圆柱齿条杆上固连的斜支撑杆及自动敲击组件有1～4个，当圆柱齿条杆上固连2～4个的斜支撑杆及自动敲击组件时，实现同一隧道中2～4条测线的同时检测。本专利技术的隧道衬砌无损检测装置在工作台的底座下方设有带刹车万向脚轮，装置在非工作状态时，带刹车万向脚轮可方便地将装置移动至室内以保护电气、设备安全；装置在工作状态时，带刹车万向脚轮将装置推到铁路工程车上，先将自动敲击组件粗调整至与隧道衬砌壁接近的位置，然后通过距离微调组件、高度调整组件进一步精确调整自动敲击组件与隧道衬砌壁的距离，使锤头按设定的力度可靠地敲击隧道衬砌壁。设计的距离微调组件、高度调整组件可满足装置在同一隧道不同测线的检测要求，及能适应多尺寸类型的隧道检测要求。本专利技术的检测装置工作时只需通过调整距离微调组件、转动动力传动部件的把手，进行自动敲击组件位置调整的操作，操作简单，普通操作人员都可完成；再通过上位机控制和调整，保证四个锤头每次以固定的间隔距离、固定的力度敲击隧道衬砌，避免人力敲击不同的敲击密度、力度的差异造成的检测误差，在较大程度上提高了敲击检测的客观性；同时可通过更换不同劲度系数的弹簧以及调整锤头与隧道衬砌壁的距离均可获得不同敲击力度，增加本专利技术检测装置的适应性；另外，自动敲击组件采用弹簧的结构也避免了隧道衬砌壁对装置的刚性冲击，保证锤头在敲击后能滑过隧道衬砌壁，避免锤头卡死情况；安装的四个锤头，增加了检测时敲击的频率，以及通过固定的敲击相隔距离满足敲击检测密度的要求。本专利技术的隧道衬砌无损检测装置采用自动敲击隧道衬砌表面采集并解析声波信号的方式，实现对运营隧道的某条测线连续检测，检测效率高、检测面积大，具有波场信息丰富、探测精度较高等特点，同时对声波信号采集、存储、处理都是由外设的上位机一体化完成，自动化程度高。本专利技术的隧道衬砌无损检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道衬砌无损检测装置，包括顺序安装的带刹车万向脚轮、工作台、距离微调组件、高度调整组件、自动敲击组件和外设的上位机；其特征在于：所述的带刹车万向脚轮安装在工作台底座下端，用于装置的移动、转运和刹车固定；所述的工作台设有工作台面、底座和扶梯，工作台用于支撑工作台面上安装的距离微调组件，及距离微调组件上方的高度调整组件和自动敲击组件，扶梯用于操作人员上到工作台面上，操作自动敲击组件与隧道衬砌的距离微调及高度调整；所述的距离微调组件包含步进电机A、减速器A、前支撑座、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、铝型材、滑块、后支撑座、上支撑板、滚珠丝杠轴承座和联轴器，步进电机A和减速器A通过螺钉固定在前支撑座上，滚珠丝杠通过滚珠丝杠轴承座和后支撑座支撑，减速器A输出轴与滚珠丝杠轴通过联轴器连接，直线导轨通过螺钉固定在铝型材上，上支撑板通过螺钉与丝杠螺母及滑块连接，高度调整组件通过螺钉固定在上支撑板上；步进电机A转动时带动减速器A及滚珠丝杠转动，丝杠螺母平动，带动滑块及滑块上部的上支撑板、高度调整组件、自动敲击组件整体移动，实现自动敲击组件与被测隧道衬砌壁距离的微调；所述的高度调整组件包括支撑杆、动力传动部件、圆柱齿条杆、斜支撑杆，支撑杆通过螺钉固定在距离微调组件的上支撑板上，动力传动部件中设有蜗轮蜗杆、把手和齿轮，动力传动部件安装在支撑杆上，圆柱齿条杆通过动力传动部件插装在支撑杆中，斜支撑杆一端与圆柱齿条杆固连，另一端与自动敲击组件固连；转动动力传动部件上的把手，通过蜗轮蜗杆传动、齿轮及圆柱齿条杆的齿条传动，实现圆柱齿条杆上升或下降，从而固连在圆柱齿条杆上的斜支撑杆带动自动敲击组件实现高度的调整；所述的自动敲击组件包括步进电机B、减速器B、组件安装板、固定弹簧座、弹簧、锤头、皮带轮、麦克风安装座、麦克风、弹簧安装板和L型安装板，所述的步进电机B、减速器B和麦克风安装座分别通过螺钉固定在组件安装板上，皮带轮过盈配合安装在减速器B输出轴上，皮带轮上固连有四个固定弹簧座，四个弹簧通过弹簧安装板分别与L型安装板及固定弹簧座固连，四个锤头与L型安装板固连，麦克风安装在麦克风安装座上；步进电机B带动减速器B转动，进而带动皮带轮转动，皮带轮上安装的固定弹簧座、弹簧带动锤头转动，实现锤头对隧道衬砌的敲击，四个锤头用于增加敲击频率，并以相同间距敲击衬砌满足检测密度的要求，麦克风用于将敲击的声波信号转化为电信号，通过采集卡将电信号传输至外设的上位机中；上位机安装有解析软件，用于声波信号采集、存储、处理，解析出运营铁路隧道衬砌的健康状况。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道衬砌无损检测装置，包括顺序安装的带刹车万向脚轮、工作台、距离微调组件、高度调整组件、自动敲击组件和外设的上位机；其特征在于：所述的带刹车万向脚轮安装在工作台底座下端，用于装置的移动、转运和刹车固定；所述的工作台设有工作台面、底座和扶梯，工作台用于支撑工作台面上安装的距离微调组件，及距离微调组件上方的高度调整组件和自动敲击组件，扶梯用于操作人员上到工作台面上，操作自动敲击组件与隧道衬砌的距离微调及高度调整；所述的距离微调组件包含步进电机A、减速器A、前支撑座、滚珠丝杠、丝杠螺母、直线导轨、铝型材、滑块、后支撑座、上支撑板、滚珠丝杠轴承座和联轴器，步进电机A和减速器A通过螺钉固定在前支撑座上，滚珠丝杠通过滚珠丝杠轴承座和后支撑座支撑，减速器A输出轴与滚珠丝杠轴通过联轴器连接，直线导轨通过螺钉固定在铝型材上，上支撑板通过螺钉与丝杠螺母及滑块连接，高度调整组件通过螺钉固定在上支撑板上；步进电机A转动时带动减速器A及滚珠丝杠转动，丝杠螺母平动，带动滑块及滑块上部的上支撑板、高度调整组件、自动敲击组件整体移动，实现自动敲击组件与被测隧道衬砌壁距离的微调；所述的高度调整组件包括支撑杆、动力传动部件、圆柱齿条杆、斜支撑杆，支撑杆通过螺钉固定在距离微调组件的上支撑板上，动力传动部件中设有蜗轮蜗杆、把手和齿轮，动力传动部件安装在支撑杆上，圆柱齿条杆通过动力传动部件插装在支撑杆中，斜支撑杆一端与圆柱齿条杆固连，另一端与自动敲击组件固连；转动动力传动部件上的把手，通过蜗轮蜗杆传动、齿轮及圆柱齿条杆的齿条传动，实现圆柱齿条杆上升或下降，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌平，饶建华，李宏博，杨双双，陈俊，安磊，李顺合，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北;42