本實用新型涉及一種隧道側(cè)壁探測裝置，具體是一種隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置。

背景技術(shù)：

隧道健康狀況的檢測，最初采用肉眼觀察判斷方法，這種檢測方法代表性差，只能進行少量抽樣鉆取，難以全面反映隧道的整體健康狀況。近年來，地質(zhì)雷達無損檢測法具有很好的靈活性，采用舉升地質(zhì)雷達在隧道中進行縱向掃描，在隧道檢測中被廣泛應(yīng)用。

國外德國研制了GeoRail—Xpress綜合檢測車，日本研制出應(yīng)用多通道地質(zhì)雷達技術(shù)的隧道襯砌檢測系統(tǒng)，能很好地舉升地質(zhì)雷達進行運營鐵路隧道檢測，但存在操作復雜、價格昂貴、維護困難等缺點。國內(nèi)隧道襯砌檢測都是采用人工手持地質(zhì)雷達天線靠近隧道襯砌表面獲得隧道襯砌雷達圖像，通過分析雷達圖像發(fā)現(xiàn)被檢測隧道存在的病害。目前國內(nèi)發(fā)明的地質(zhì)雷達自動舉升裝置主要有云南三星機械設(shè)備儀器有限公司的一項發(fā)明專利“一種可移動式隧道檢測臂”，公開號為CN 101846639 A；由湖南寶龍專用汽車有限公司公布的一項實用新型專利“隧道檢測車”，公開號為CN 200968855 Y；由云南三星機械設(shè)備儀器有限公司的一項發(fā)明專利“一種移動式隧道自動水平定位 檢測臂”，公開號為CN 102645438 A，這幾種自動舉升裝置存在的缺點為舉升速度較慢，躲避障礙物能力差，裝置較笨重，在寬度或高度上不能滿足運輸要求，即不符合鐵運【2007】62號文件中《鐵路超限超重貨物運輸規(guī)則》，不能完全適應(yīng)運營鐵路隧道復雜檢測環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種靈活性好、結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便的隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置，使其在檢測時能自動回避隧道內(nèi)凸起物。

為了實現(xiàn)以上目的，本實用新型提供的一種隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置，包括雷達、伸縮機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、舉升機構(gòu)；所述伸縮機構(gòu)包括底座和能在底座上做伸縮運動的伸縮桿，所述雷達設(shè)于伸縮桿外端；所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動伸縮桿的伸縮運動；所述舉升機構(gòu)設(shè)于伸縮機構(gòu)下方，其特征在于：在所述伸縮機構(gòu)與舉升機構(gòu)之間還設(shè)有水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)，所述水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤，所述上轉(zhuǎn)盤與伸縮機構(gòu)的底座中部鉸接，所述底座可繞所述鉸接點上下轉(zhuǎn)動，所述下轉(zhuǎn)盤與舉升機構(gòu)相連，所述上轉(zhuǎn)盤與下轉(zhuǎn)盤之間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承；所述上轉(zhuǎn)盤上設(shè)有回位彈簧；所述底座與上轉(zhuǎn)盤之間通過可調(diào)節(jié)長度的支撐鉸桿連接。

作為本實用新型的優(yōu)選方案，在所述伸縮機構(gòu)中，底座上面固定有直線導軌，所述直線導軌上設(shè)有與之相配合的滑塊，所述伸縮桿固定在滑塊的上面，所述底座的外端固定有導向套，所述伸縮桿外端穿過導向套中的導向孔。

進一步地，所述驅(qū)動機構(gòu)包括分別設(shè)于底座兩端的上滑輪和下滑 輪；纏繞在所述上滑輪和下滑輪之間的鋼絲繩；與所述鋼絲繩相連的滑塊；驅(qū)動鋼絲繩運動的繩輪、以及用于驅(qū)動繩輪轉(zhuǎn)動的伺服電機和減速器；所述繩輪、伺服電機和減速器均通過安裝座安裝在所述上轉(zhuǎn)盤上，所述安裝座與底座的中部鉸接。

更進一步地，所述底座下方設(shè)有用于調(diào)節(jié)鋼絲繩張緊度的張緊輪。

更進一步地，所述底座上還設(shè)有測量鋼絲繩行程的拉線傳感器，所述拉線傳感器探測的信號傳遞給PLC，PLC控制伺服電機的轉(zhuǎn)速。

更進一步地，所述上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤上相互對應(yīng)位置處分別設(shè)有用于限制旋轉(zhuǎn)角度的限位塊與限位螺釘。

再進一步地，所述上轉(zhuǎn)盤的一側(cè)外的機架上設(shè)有支撐桿，所述回位彈簧水平設(shè)于支撐桿和上轉(zhuǎn)盤之間。

還進一步地，所述支撐鉸桿沿長度方向布置有多個定位孔，所述支撐鉸桿的一端與上轉(zhuǎn)盤鉸接，支撐鉸桿的任意一個安裝孔與底座通過螺栓固定。

本隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置通過伸縮機構(gòu)和舉升機構(gòu)分別調(diào)整雷達的水平位置和垂直位置，方便快捷，同時裝置的檢測狀態(tài)與非檢測狀態(tài)可快速轉(zhuǎn)換，滿足運輸要求，適應(yīng)性好；裝置水平順拖減小凸起物碰撞和摩擦力度；伸縮機構(gòu)既保證雷達貼近隧道側(cè)壁，同時當有難以回避凸起物時允許雷達伸送導軌水平回轉(zhuǎn)躲避，越過凸起物后彈簧自動拉動雷達伸送導軌使雷達貼近側(cè)壁，實現(xiàn)柔性避障；對裝置進行了模塊化、輕型化設(shè)計，因此該裝置具有結(jié)構(gòu)可靠、穩(wěn)定性好、適應(yīng)能力強等特點。

本裝置能實現(xiàn)檢測位置的調(diào)整、檢測狀態(tài)與非檢測狀態(tài)快速轉(zhuǎn) 換、柔性避障等功能，滿足對復雜運營鐵路隧道檢測環(huán)境的檢測，方便運輸，可靠性及穩(wěn)定性好，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本實用新型位于檢測狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的立體圖。

圖3為本實用新型位于非檢測狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型安裝在專用汽車和鐵路工程車上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：雷達1、底座2、直線導軌3、滑塊4、連接板5、導向套6、伸縮桿7、上滑輪8、下滑輪9、繩輪10、伺服電機11、安裝座12、上轉(zhuǎn)盤13、下轉(zhuǎn)盤14、支撐桿15、回位彈簧16、限位塊17、限位螺釘18、支撐鉸桿座19、支撐板20、小方鋼21、大方鋼22、定位孔23、張緊輪24、拉線傳感器25、支撐鉸桿26、鐵路工程車27、專用汽車28。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例：如圖1至圖4所示的一種隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置，包括雷達1、伸縮機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、舉升機構(gòu)；所述伸縮機構(gòu)包括底座2和能在底座2上做伸縮運動的伸縮桿7，底座2上面固定有兩根相互平行的直線導軌3，所述直線導軌3上設(shè)有與之相配合的滑塊4，兩個滑塊4的頂面跨設(shè)有一塊連接板5，所述伸縮桿7固定在連接板5的上面，所述底座2的外端固定有導向套6，所述伸縮桿7外端穿過導向套6中的導向孔，所述雷達1設(shè)于伸縮桿7外 端。所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動伸縮桿7的伸縮運動；所述舉升機構(gòu)設(shè)于伸縮機構(gòu)下方。在所述伸縮機構(gòu)與舉升機構(gòu)之間還設(shè)有水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)。

所述水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括上轉(zhuǎn)盤13和下轉(zhuǎn)盤14，所述上轉(zhuǎn)盤13與伸縮機構(gòu)的底座2中部鉸接，所述底座2可繞所述鉸接點上下轉(zhuǎn)動，所述下轉(zhuǎn)盤14與舉升機構(gòu)相連，所述上轉(zhuǎn)盤13與下轉(zhuǎn)盤14之間設(shè)有轉(zhuǎn)動軸承，所述上轉(zhuǎn)盤13和下轉(zhuǎn)盤14上相互對應(yīng)位置處分別設(shè)有用于限制旋轉(zhuǎn)角度的限位塊17與限位螺釘18。所述上轉(zhuǎn)盤13上設(shè)有回位彈簧，上轉(zhuǎn)盤13的一側(cè)外的機架底座上設(shè)有支撐桿15，所述回位彈簧16水平設(shè)于支撐桿5和上轉(zhuǎn)盤13之間，分別與支撐桿5和上轉(zhuǎn)盤13邊緣連接。所述底座2與上轉(zhuǎn)盤13之間通過可調(diào)節(jié)長度的支撐鉸桿26連接。所述支撐鉸桿26沿長度方向布置有多個定位孔，所述支撐鉸桿26的一端與上轉(zhuǎn)盤13鉸接，支撐鉸桿26的任意一個安裝孔與底座2通過螺栓固定。

所述驅(qū)動機構(gòu)包括分別設(shè)于底座2兩端的上滑輪8和下滑輪9；纏繞在所述上滑輪8和下滑輪9之間的鋼絲繩；與所述鋼絲繩相連的滑塊4；驅(qū)動鋼絲繩運動的繩輪10、以及用于驅(qū)動繩輪10轉(zhuǎn)動的伺服電機11和減速器；所述繩輪10、伺服電機11和減速器均通過安裝座12安裝在所述上轉(zhuǎn)盤13上，所述安裝座12與底座2的中部鉸接。底座2下方設(shè)有用于調(diào)節(jié)鋼絲繩張緊度的張緊輪24。所述底座2上還設(shè)有測量鋼絲繩行程的拉線傳感器25，所述拉線傳感器25探測的信號傳遞給PLC，PLC控制伺服電機11的轉(zhuǎn)速。

所述舉升機構(gòu)包括支撐板20、小方鋼21和大方鋼22，支撐板20固定在小方鋼21頂部，大方鋼22沿豎向套設(shè)在小方鋼21外，大方鋼22和小方鋼21的側(cè)壁對應(yīng)位置分別開設(shè)有定位孔23，大方鋼 22和小方鋼21通過設(shè)于定位孔23內(nèi)的螺釘固定，安裝座12固定在支撐板20上。

本隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置的工作過程為：本裝置具有兩種狀態(tài)，即檢測狀態(tài)和非檢測狀態(tài)。

其中，本裝置處于檢測狀態(tài)時，松開支撐鉸桿26與底座2的連接螺栓，調(diào)節(jié)伸縮機構(gòu)角度直至雷達1檢測面與隧道側(cè)壁平行，然后擰緊螺栓，使底座2的傾斜角度能夠保持不變，轉(zhuǎn)動上轉(zhuǎn)盤13使伸縮機構(gòu)與隧道側(cè)壁垂直方向保持15°傾角，以便柔性避障，在此過程中限位塊17與限位螺釘18相配合防止水平回轉(zhuǎn)機構(gòu)過度旋轉(zhuǎn)。接著，松開用于固定大方鋼22和小方鋼21的螺釘，調(diào)整小方鋼21的高度至預定值后，將螺釘插入大方鋼22和小方鋼21對應(yīng)的定位孔23內(nèi)進行固定。再啟動伺服電機11和減速器，驅(qū)動鋼絲繩轉(zhuǎn)動，帶動雷達1伸出直至其與隧道側(cè)壁距離達到預定值，在此過程中，張緊輪24主要為鋼絲繩提供導向及張緊作用；導向套6主要為伸縮桿7提供導向，改善了伸縮桿7的受力狀況，提高了伸縮桿7運動剛性。最后調(diào)整支撐桿15與底座2的間距，使回位彈簧16正好處于初始狀態(tài)。

上述動作完成后，通過鐵路工程車27帶動專用汽車28運動，實現(xiàn)雷達1的隧道縱向掃描，實現(xiàn)隧道側(cè)壁檢測。

若需對隧道側(cè)壁進行半自動化檢測，則通過伺服電機11、減速器帶動繩輪10中繩輪轉(zhuǎn)動，并拉動鋼絲繩上下運動，進而實現(xiàn)雷達1舉升或下降，隧道檢測過程中雷達1舉升高度隨隧道半徑變化而變化或避障主要靠人眼進行判斷，并做出相應(yīng)操作；若需對隧道側(cè)壁進行自動化檢測，則可按隧道縮徑防卡車載側(cè)壁雷達伺服舉送裝置控制系統(tǒng)自動按鈕，通過伺服電機11、減速器、拉線傳感器25和PLC等 共同配合使用，實現(xiàn)隧道側(cè)壁檢測的自動測量，即雷達1舉升高度隨隧道側(cè)壁變化而變化，并自動避開障礙物。

本裝置的避讓分為主動避讓和柔性避讓兩部分。

其中，主動避讓：當凸起物較大時，雷達1易于檢測，當雷達1發(fā)現(xiàn)凸起物后，發(fā)送信號給PLC，PLC通過控制伺服電機11和減速器拉動鋼絲繩進而帶動雷達1向后縮，避讓凸起物，在此過程中拉線傳感器25記錄鋼絲繩運動距離并將數(shù)據(jù)發(fā)送給PLC，PLC根據(jù)鋼絲繩運動距離控制控制伺服電機11和減速器的開啟或關(guān)閉。

柔性避讓：當凸起物較小時，雷達1不易檢測，由于雷達1不能發(fā)現(xiàn)凸起物，因此雷達1不會回縮而是繼續(xù)沿原路徑移動進而撞上凸起物，雷達1運動受阻，由于伸縮機構(gòu)與側(cè)壁垂直方向保持15°傾角，回轉(zhuǎn)裝置會在雷達1所受阻力作用下自動旋轉(zhuǎn)，此時回位彈簧16被拉伸。當雷達1轉(zhuǎn)動過凸起物后，被拉伸的回位彈簧16會在反作用力下恢復原狀，使雷達1被同步拉回初始位置，繼續(xù)檢測。

本裝置處于非檢測狀態(tài)時(檢測完畢后)，啟動伺服電機11和減速器，驅(qū)動鋼絲繩轉(zhuǎn)動，帶動雷達1縮回底座2端部，在此過程中，張緊輪24主要為鋼絲繩提供導向及張緊作用；導向套6主要為伸縮桿7提供導向，改善了伸縮桿7的受力狀況，提高了伸縮桿7運動剛性。然后松開與底座2相連的回位彈簧16，轉(zhuǎn)動上轉(zhuǎn)盤13，使伸縮機構(gòu)在寬度方向上縮回專用汽車28內(nèi)。接著，松開用于固定大方鋼22和小方鋼21的螺釘，使小方鋼21向下縮回至底部。再松開支撐鉸桿26與底座2的連接螺栓，調(diào)節(jié)底座2角度，直至底座2處于水平位置，然后擰緊螺栓，使底座2保持水平，使伸縮機構(gòu)與鐵路工程車27平行，此時本裝置在高度和寬度上回收至安全位置。

本裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)勢在于：

1、檢測位置可方便調(diào)整，本裝置通過伸縮機構(gòu)可使雷達1對隧道側(cè)壁的檢測范圍更寬，使其能同時適應(yīng)普通隧道和高鐵隧道的檢測。

2、本裝置轉(zhuǎn)換成非檢測狀態(tài)后，在寬度上能收回到鐵路工程車27的寬度以內(nèi)，并降低整個裝置高度，以滿足運輸要求。

3、本裝置水平順拖減小凸起物碰撞和摩擦力度，能很好地對雷達1進行保護。

4、本裝置通過主動避讓和柔性避讓相結(jié)合，最大限度保護雷達1不受凸起物損傷；

5、本裝置采用鋼絲繩的縮放拉動載有雷達1的導軌滑塊4在導軌上運動，最大升降速度可達5.65m/s，能快速躲避障礙物；

6、本裝置拆裝方便，輕型化設(shè)計能滿足快速安裝和拆卸要求，適應(yīng)了運營鐵路隧道天窗時間的檢測要求；

7、裝置只需操作工進行手動按鈕操作或設(shè)置參數(shù)后，PLC通過控制伺服電機11、減速器和拉線傳感器25，使雷達1自動伸縮，很大程度上減輕了勞動強度；

8、一條線的檢測只需一個操作人員，節(jié)省勞動力，可用多條線同時檢測隧道側(cè)壁，提高檢測效率。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型的結(jié)構(gòu)做任何形式上的限制。凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。