隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法，装置包括：地质雷达天线盒、天线盒安装板、伸缩悬臂、连接座、轴承座、驱动机构、配重杆、配重块、伸缩立柱、支撑脚连接座、支撑脚和滚轮；伸缩悬臂和配重杆同轴固定安装到连接座；伸缩悬臂的外端固定安装天线盒安装板；天线盒安装板上面装配地质雷达天线盒；配重杆的外端固定安装配重块；连接座通过轴承座与驱动机构连接。本发明专利技术大大降低人工操作难度，减小操作人员工作强度，保障操作人员和设备的安全；数据采集点可以布满整个掌子面并且提高采集数据的精确程度；通过三维建模以及后续的数据分析处理技术，可得到更精确的超前预报数据；节省空间并且方便搬运。

Three-dimensional data acquisition device and method of tunnel geological radar advanced prediction

【技术实现步骤摘要】
隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法
本专利技术属于地质雷达超前预报检测
，具体涉及一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法。
技术介绍
隧道施工过程中往往面临着较为复杂的地质条件，比如断层、溶洞、破碎岩体等不良地质体形成的隧道塌腔，在强风化作用下形成的软性围岩以及富水环境下不稳定岩层形成的塌方。为了保证施工人员以及财产的安全，超前地质预报成为隧道施工过程中必不可少的工作环节。地质雷达探测作为一种方便快捷的无损短程物探方法，在超前地质预报中得到了广泛应用。目前，在隧道施工过程中，地质雷达探测采取的主要方式为：人工手持地质雷达天线接触岩体的方式进行探测，此种探测方法存在以下缺点：(1)操作人员必须近距离接触掌子面，但是，掌子面附近的隧道没有进行支护，存在掉块、坍塌的可能，从而使操作人员和设备的安全得不到保证；(2)人工手持雷达天线探测时，雷达天线移动的速度完全取决于操作人员的运动能力，移动速度不均匀，最终用于三维建模的数据与坐标点对应关系不准确，导致分析结果与实际不符，检测效果不佳；(3)由于地质雷达天线自重比较大，而且掌子面附近地面情况比较复杂，人工抬举地质雷达天线的方式大大增加了操作人员的工作难度，工作强度大；(4)人工手持地质雷达天线运动，运动轨迹占整个掌子面的比例比较小，采集到的数据较少。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：<br>本专利技术提供一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，包括：地质雷达天线盒(1)、天线盒安装板(2)、伸缩悬臂(3)、连接座(4)、轴承座(5)、驱动机构、配重杆(8)、配重块(9)、伸缩立柱(10)、支撑脚连接座(11)、支撑脚(12)和滚轮(14)；所述伸缩悬臂(3)和所述配重杆(8)同轴固定安装到所述连接座(4)；所述伸缩悬臂(3)的外端固定安装所述天线盒安装板(2)；所述天线盒安装板(2)上面装配所述地质雷达天线盒(1)；所述配重杆(8)的外端固定安装所述配重块(9)；所述连接座(4)通过所述轴承座(5)与所述驱动机构连接；所述伸缩立柱(10)的底端固定安装所述滚轮(14)；所述伸缩立柱(10)的顶端与所述连接座(4)固定；所述支撑脚连接座(11)套于所述伸缩立柱(10)的外面，可沿所述伸缩立柱(10)上下滑动；所述支撑脚连接座(11)的外周均匀铰接安装若干个所述支撑脚(12)。优选的，所述驱动机构包括减速机(6)和伺服电机(7)；所述伺服电机(7)通过所述减速机(6)与所述轴承座(5)连接。优选的，所述伸缩悬臂(3)为三节伸缩悬臂，分别为第一伸缩悬臂、第二伸缩悬臂和第三伸缩悬臂；所述第一伸缩悬臂和所述第二伸缩悬臂均为悬臂伺服电机驱动的丝杠线轨结构；所述第三伸缩悬臂为悬臂伺服电机驱动的电伸缩缸结构。优选的，所述支撑脚(12)为伸缩式支撑脚。优选的，所述滚轮(14)为橡胶滚轮。优选的，还包括控制箱(13)；所述控制箱(13)与所述驱动机构电连接。本专利技术还提供一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置的采集方法，包括以下步骤：步骤1，将隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置牵引移动到掌子面前方指定位置；步骤2，根据隧道掌子面的实际高度调整伸缩立柱(10)的伸缩高度，从而调整隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置的整体高度，使地质雷达天线盒(1)旋转时经过本次测试所需的数据采集位置；步骤3，在伸缩立柱(10)的高度调节到位后，沿伸缩立柱(10)滑动支撑脚连接座(11)，同时绕伸缩立柱(10)旋转支撑脚连接座(11)，从而调节支撑脚连接座(11)的高度和方向，再结合调节支撑脚(12)的打开角度，使支撑脚(12)平衡支撑整体装置；然后，拧紧螺钉锁定支撑脚连接座(11)的高度和方向；步骤4，通过悬臂伺服电机的动作调节伸缩悬臂(3)的长度，使伸缩悬臂(3)伸长到第一指定长度R1；然后，驱动机构通过轴承座(5)带动伸缩悬臂(3)、配重杆(8)、配重块(9)、地质雷达天线盒(1)和天线盒安装板(2)形成的整体旋转件以可控并且均匀的速度进行旋转运动；在整体旋转件旋转过程中，地质雷达天线盒(1)同步进行数据采集，从而完成以R1为半径的圆周方向的数据采集；当地质雷达天线盒(1)旋转一圈后，使伸缩悬臂(3)伸长到第二指定长度R2，再使伸缩悬臂(3)旋转一圈，从而使地质雷达天线盒(1)完成以R2为半径的圆周方向的数据采集；依此类推，通过多次改变伸缩悬臂(3)的长度，从而改变旋转直径，使地质雷达天线盒(1)完成不同半径圆周方向的数据采集，直到数据采集点布满整个掌子面，即得到模拟整个掌子面的超前预报检测数据。本专利技术提供的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置以及采集方法具有以下优点：本专利技术大大降低人工操作难度，减小操作人员工作强度，保障操作人员和设备的安全；数据采集点可以布满整个掌子面并且提高采集数据的精确程度；通过三维建模以及后续的数据分析处理技术，可得到更精确的超前预报数据；节省空间并且方便搬运。附图说明图1为本专利技术提供的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置的结构示意图；图2为本专利技术提供的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置的使用场景图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，用于辅助隧道施工过程中地质雷达超前预报检测，本专利技术完全能够解决现有人工检测存在的各种缺陷，本装置安装简便，通过遥控即可控制地质雷达天线盒运动，从而同步实现掌子面数据采集，大大降低操作人员的工作强度；伺服控制地质雷达天线盒的转动，运动速度均匀，可以得出每一次采集数据时的精确坐标，准确建三维模型；通过旋转方式，地质雷达天线沿着圆弧轨迹运动，多次改变旋转半径，可以得到整个断面的超前探测数据，为建模和分析提供更有利的支撑。本专利技术提供精确的超前预报数据，使地质雷达探测数据采集点覆盖隧道整个掌子面，相比现有操作方式，检测更客观，更贴近实际，为设计和施工提供精准数据支撑。保证检测人员和设备的安全，减少施工过程中不必要的损失。提高检测工作自动化程度，减轻操作人员工作强度，降低了超前预报检测工作对人员的个人能力和熟练程度的依赖性。参考图1，隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置包括：地质雷达天线盒1、天线盒安装板2、伸缩悬臂3、连接座4、轴承座5、驱动机构、配重杆8、配重块9、伸缩立柱10、支撑脚连接座11、支撑脚12和滚轮14；伸缩悬臂3为三节伸缩悬臂，分别为第一伸缩悬臂、第二伸缩悬臂和第三伸缩悬臂；第一伸缩悬臂和第二伸缩悬臂均为悬臂伺服电机驱动的丝杠线轨结构；第三伸缩悬臂为悬臂伺服电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，包括：地质雷达天线盒(1)、天线盒安装板(2)、伸缩悬臂(3)、连接座(4)、轴承座(5)、驱动机构、配重杆(8)、配重块(9)、伸缩立柱(10)、支撑脚连接座(11)、支撑脚(12)和滚轮(14)；/n所述伸缩悬臂(3)和所述配重杆(8)同轴固定安装到所述连接座(4)；所述伸缩悬臂(3)的外端固定安装所述天线盒安装板(2)；所述天线盒安装板(2)上面装配所述地质雷达天线盒(1)；所述配重杆(8)的外端固定安装所述配重块(9)；所述连接座(4)通过所述轴承座(5)与所述驱动机构连接；/n所述伸缩立柱(10)的底端固定安装所述滚轮(14)；所述伸缩立柱(10)的顶端与所述连接座(4)固定；所述支撑脚连接座(11)套于所述伸缩立柱(10)的外面，可沿所述伸缩立柱(10)上下滑动；所述支撑脚连接座(11)的外周均匀铰接安装若干个所述支撑脚(12)。/n

【技术特征摘要】
1.一种隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，包括：地质雷达天线盒(1)、天线盒安装板(2)、伸缩悬臂(3)、连接座(4)、轴承座(5)、驱动机构、配重杆(8)、配重块(9)、伸缩立柱(10)、支撑脚连接座(11)、支撑脚(12)和滚轮(14)；
所述伸缩悬臂(3)和所述配重杆(8)同轴固定安装到所述连接座(4)；所述伸缩悬臂(3)的外端固定安装所述天线盒安装板(2)；所述天线盒安装板(2)上面装配所述地质雷达天线盒(1)；所述配重杆(8)的外端固定安装所述配重块(9)；所述连接座(4)通过所述轴承座(5)与所述驱动机构连接；
所述伸缩立柱(10)的底端固定安装所述滚轮(14)；所述伸缩立柱(10)的顶端与所述连接座(4)固定；所述支撑脚连接座(11)套于所述伸缩立柱(10)的外面，可沿所述伸缩立柱(10)上下滑动；所述支撑脚连接座(11)的外周均匀铰接安装若干个所述支撑脚(12)。


2.根据权利要求1所述的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，所述驱动机构包括减速机(6)和伺服电机(7)；
所述伺服电机(7)通过所述减速机(6)与所述轴承座(5)连接。


3.根据权利要求1所述的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，所述伸缩悬臂(3)为三节伸缩悬臂，分别为第一伸缩悬臂、第二伸缩悬臂和第三伸缩悬臂；所述第一伸缩悬臂和所述第二伸缩悬臂均为悬臂伺服电机驱动的丝杠线轨结构；所述第三伸缩悬臂为悬臂伺服电机驱动的电伸缩缸结构。


4.根据权利要求1所述的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，所述支撑脚(12)为伸缩式支撑脚。


5.根据权利要求1所述的隧道地质雷达超前预报数据三维采集装置，其特征在于，所述滚轮(14)为橡胶滚轮。

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【专利技术属性】
技术研发人员：苏建坤，张维平，王官云，李韶清，李万宝，
申请(专利权)人：云南航天工程物探检测股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53