【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及盾构施工与刀具测量，更具体地说，它涉及一种盾构滚刀测量系统与测量换刀方法。
技术介绍
1、随着地下工程的快速发展，越来越多的隧道开挖采取盾构法进行施工；其中滚刀作为盾构的“牙齿”在破岩过程中起到重要的作用，滚刀过度磨损给工程施工带来巨大难题：在滚刀出现磨损后工作人员需对刀具进行测量，达到要求磨损值后需对滚刀进行拆除、更换；传统的滚刀刀具需要人工手持测量尺进行土仓内测量工作，如果遇到破碎地层则存在较大的人身风险，同时人工测量过程中由于位置局限、测量次数较少，干扰因素大、测量结果不够准确；刀具更换多数也依靠人工经验，缺乏准确的理论判据作为指导，基于人工测量结果作为刀具更换前提，容易造成一定误导，同时出于人工经验判断对刀具更换，换刀准确性较差。
2、如授权公告号cn219914223u的中国技术文件公开的一种盾构机滚刀磨损量测量尺，通过凹槽适配滚刀刀圈，以两端分别滑动连接滑槽的测量杆接触滚刀刀圈最外沿，利用弹簧保持与滚刀刀圈的抵接状态，结合尺身上的刻度获取滚刀的磨损状况，方便单手操作，降低测量难度，两侧同步滑动能够减小测量杆的偏移，提高测量精度。上述盾构机滚刀磨损量测量尺虽然能够在一定程度上提升人工单手测量便利性与准确性，但仍采用人工手动测量方式，无法有效保证盾构作业人员人身安全、提升量刀效率，同时缺乏对刀具更换的有效指导判据，无法在施工过程中实现精准快速换刀。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种盾构滚刀测量系统，能够解决目前人工测量并依靠人工经验更
2、本专利技术的目的还在于提出一种盾构滚刀测量换刀方法，能够解决目前人工测量并依靠人工经验更换刀具存在的量刀效率低、人身安全性差、无法精准快速换刀的技术问题。
3、本专利技术提供的一种盾构滚刀测量系统技术方案如下：
4、一种盾构滚刀测量系统，主要由可旋转底座、后端滚刀数据管理终端、人机交互界面、机械臂、自动识别装置、滚刀识别条、数显测量尺构成，可旋转底座用于固定在盾构土仓后面板上，可旋转底座朝前设置并且中心轴线沿水平方向延伸，机械臂设置于可旋转底座前部、包括前侧的机械前臂和后侧的机械后臂，机械后臂后端通过后部旋转关节与可旋转底座前部转动连接，机械后臂与机械前臂通过前部旋转关节转动连接，自动识别装置和数显测量尺设置于机械前臂前部，数显测量尺用于测量滚刀损耗、设置在机械前臂前端端部，自动识别装置包括摄像器件、设置于机械前臂前端的上部，滚刀识别条设置于滚刀刀箱的四角处、记录有滚刀编号，自动识别装置与滚刀识别条配合、对滚刀编号进行识别，后端滚刀数据管理终端分别与可旋转底座、前部旋转关节、后部旋转关节、自动识别装置、数显测量尺连接；人机交互界面与后端滚刀数据管理终端连接；
5、测量时，自动识别装置和数显测量尺将采集数据回传给后端滚刀数据管理终端，由后端滚刀数据管理终端记录并分析滚刀磨损量、指导人员换刀；通过人机交互界面实现对机械臂动作、控制自动识别装置、数显测量尺工作，获取换刀指导信息。
6、进一步的，自动识别装置还包括识别支撑架、识别保护外壳、前端挡板，识别支撑架固定于机械前臂前端的上部，识别保护外壳通过支撑旋转关节与识别支撑架转动连接，所述摄像器件位于识别保护外壳内部，前端挡板沿识别保护外壳前端向前延伸、位于摄像器件的上方，对摄像器件进行保护。
7、进一步的，后端滚刀数据管理终端通过供电传输线缆分别与摄像器件、数显测量尺连接，供电传输线缆自后向前穿过机械后臂、机械前臂内部与摄像器件、数显测量尺连接。
8、进一步的，滚刀识别条采用gh605钴基高温合金薄片或gh3030合金薄板。
9、本专利技术提供的一种盾构滚刀测量换刀方法技术方案如下：
10、一种盾构滚刀测量换刀方法，包括如下步骤：
11、s1：盾构完成每环掘进后拼装管片间隙需进行量刀操作，通过人机交互界面启动滚刀测量功能；
12、s2：机械后臂受到后部旋转关节驱动向前伸展，并通过前部旋转关节控制机械前臂向前伸出；
13、s3：自动识别装置通过识别滚刀识别条确定滚刀编号，随后由机械前臂操纵数显测量尺卡入滚刀刀圈位置测量滚刀磨损量；
14、s4：由机械臂和可旋转底座操纵数显测量尺测量盾构刀盘1/4区域内的滚刀，完成后转动盾构刀盘进行盾构刀盘其他1/4区域的测量；
15、s5：完成各区域滚刀磨损量测量后，测量数据传输给后端滚刀数据管理终端，后端滚刀数据管理终端记录并基于换刀原则进行分析，给出需要更换的滚刀编号与滚刀更换位置、指导下一步换刀操作。
16、进一步的，s3步骤中，单把滚刀磨损量检测需更换位置进行至少三次测量。
17、进一步的，s1、s2步骤中，机械臂伸展之前应观测土仓内情况、避免异物干涉机械臂动作。
18、进一步的，s5步骤中的换刀原则包括如下内容：
19、(1)换刀时分层级将刀盘外环滚刀向刀盘内环逐级更换；
20、(2)滚刀磨损量越大，换刀位置越靠内环；
21、(3)相邻环之间的滚刀于径向距离上就近更换。
22、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：相较传统的滚刀人工测量方式，通过机械化、自动化手段依次实现单把滚刀的精准识别与测量，避免在不稳定地层环境下人工量刀对人身安全带来的较大风险，有利于保障隧道安全施工；通过机械臂和旋转底座实现数显测量尺的灵活动作，操作方便，可节约量刀时间、提升量刀效率，继而有益于提升整体施工效率；使用数显测量尺测量损耗数据、结合单把滚刀多次测量，克服传统测量存在的人为因素干扰大的弊端，极大提升刀具损耗测量准确率，依托数显测量尺测量数据与后端滚刀数据管理终端对数据的记录分析，以准确数据为依据并结合换刀原则，给出需要换的滚刀编号与滚刀更换位置，对下一步换刀操作进行准确有效指导，实现快速、精准换刀功能，实现充分利用滚刀刀具、降低施工成本，提升经济效益的目的。
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1.一种盾构滚刀测量系统，其特征是，主要由可旋转底座、后端滚刀数据管理终端、人机交互界面、机械臂、自动识别装置、滚刀识别条、数显测量尺构成，可旋转底座用于固定在盾构土仓后面板上，可旋转底座朝前设置并且中心轴线沿水平方向延伸，机械臂设置于可旋转底座前部、包括前侧的机械前臂和后侧的机械后臂，机械后臂后端通过后部旋转关节与可旋转底座前部转动连接，机械后臂与机械前臂通过前部旋转关节转动连接，自动识别装置和数显测量尺设置于机械前臂前部，数显测量尺用于测量滚刀损耗、设置在机械前臂前端端部，自动识别装置包括摄像器件、设置于机械前臂前端的上部，滚刀识别条设置于滚刀刀箱的四角处、记录有滚刀编号，自动识别装置与滚刀识别条配合、对滚刀编号进行识别，后端滚刀数据管理终端分别与可旋转底座、前部旋转关节、后部旋转关节、自动识别装置、数显测量尺连接；人机交互界面与后端滚刀数据管理终端连接；
2.如权利要求1所述的一种盾构滚刀测量系统，其特征是，自动识别装置还包括识别支撑架、识别保护外壳、前端挡板，识别支撑架固定于机械前臂前端的上部，识别保护外壳通过支撑旋转关节与识别支撑架转动连接，所述摄像器件位于
3.如权利要求1所述的一种盾构滚刀测量系统，其特征是，后端滚刀数据管理终端通过供电传输线缆分别与摄像器件、数显测量尺连接，供电传输线缆自后向前穿过机械后臂、机械前臂内部与摄像器件、数显测量尺连接。
4.如权利要求1所述的一种盾构滚刀测量系统，其特征是，滚刀识别条采用GH605钴基高温合金薄片或GH3030合金薄板。
5.一种盾构滚刀测量换刀方法，其特征是，基于上述权利要求1-4任意一项所述的盾构滚刀测量系统实施，包括如下步骤：
6.如权利要求5所述的一种盾构滚刀测量换刀方法，其特征是，S3步骤中，单把滚刀磨损量检测需更换位置进行至少三次测量。
7.如权利要求5或6所述的一种盾构滚刀测量换刀方法，其特征是，S1、S2步骤中，机械臂伸展之前应观测土仓内情况、避免异物干涉机械臂动作。
8.如权利要求5或6所述的一种盾构滚刀测量换刀方法，其特征是，S5步骤中的换刀原则包括如下内容：
...【技术特征摘要】
1.一种盾构滚刀测量系统，其特征是，主要由可旋转底座、后端滚刀数据管理终端、人机交互界面、机械臂、自动识别装置、滚刀识别条、数显测量尺构成，可旋转底座用于固定在盾构土仓后面板上，可旋转底座朝前设置并且中心轴线沿水平方向延伸，机械臂设置于可旋转底座前部、包括前侧的机械前臂和后侧的机械后臂，机械后臂后端通过后部旋转关节与可旋转底座前部转动连接，机械后臂与机械前臂通过前部旋转关节转动连接，自动识别装置和数显测量尺设置于机械前臂前部，数显测量尺用于测量滚刀损耗、设置在机械前臂前端端部，自动识别装置包括摄像器件、设置于机械前臂前端的上部，滚刀识别条设置于滚刀刀箱的四角处、记录有滚刀编号，自动识别装置与滚刀识别条配合、对滚刀编号进行识别，后端滚刀数据管理终端分别与可旋转底座、前部旋转关节、后部旋转关节、自动识别装置、数显测量尺连接；人机交互界面与后端滚刀数据管理终端连接；
2.如权利要求1所述的一种盾构滚刀测量系统，其特征是，自动识别装置还包括识别支撑架、识别保护外壳、前端挡板，识别支撑架固定于机械前臂前端的上部，识别保护外壳通过支撑旋转关节与识别支撑架转动连...
【专利技术属性】
技术研发人员：李研，周凯，刘超尹，孙成果，卢高明，周建军，冯通，赵强，周艳霞，曹旭，刘懿，
申请(专利权)人：中铁七局集团第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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