1.一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:包括第一测量机构(1)和控制机构(3),所述第一测量机构(1)长度为隧道(5)内壁的直径,且所述第一测量机构(1)两端与隧道(5)内壁滚动连接;
所述第一测量机构(1)包括两个探测单元(11)和连接单元(12),两个所述探测单元(11)通过连接单元(12)连接;
所述探测单元(11)包括主臂(1101)、滚轮座(1105)、滚轮叉(1106)、滚轮(1107)、第一电机(1108)和第一减速器(1109),所述主臂(1101)上端与连接单元(12)连接,所述滚轮座(1105)安装于所述主臂(1101)下端,所述滚轮(1107)通过所述滚轮叉(1106)安装于所述滚轮座(1105)下端,所述第一电机(1108)和第一减速器(1109)均通过安装座(1117)安装在所述滚轮叉(1106)上,所述第一电机(1108)的输出轴通过第一联轴器与所述第一减速器(1109)的主动轴连接,所述第一减速器(1109)的从动轴与所述滚轮(1107)连接;
所述连接单元(12)包括壳体(1201)、两个压力传感器(1202)和数据处理器(1203),两个所述压力传感器(1202)均安装于所述壳体(1201)内部,且每个所述压力传感器(1202)与一个主臂(1101)上端活动连接,所述数据处理器(1203)安装于所述壳体(1201)内部;
所述控制机构(3)包括控制器(31),所述控制器(31)通过导线(32)与数据处理器(1203)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述探测单元(11)还包括液压油缸(1102)、第一伸缩杆(1103)和从臂(1104),所述第一伸缩杆(1103)一端在所述液压油缸(1102)内部并与其活动连接,所述第一伸缩杆(1103)另一端通过所述从臂(1104)与滚轮座(1105)连接,所述液压油缸(1102)通过连接座(1116)与主臂(1101)下端固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述探测单元(11)还包括滑杆固定座(1113)、数根滑杆(1114)和滑块(1115),数根所述滑杆(1114)平行等距放置在第一伸缩杆(1103)外侧,且数根所述滑杆(1114)上端均通过所述滑杆固定座(1113)固定在液压油缸(1102)上,第一伸缩杆(1103)下端通过所述滑块(1115)与所述从臂(1104)固定连接,所述滑块(1115)上开有与每根所述滑杆(1114)相对应的贯通滑孔,每根所述滑杆(1114)下端穿过相对应的贯通滑孔与所述滑块(1115)滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述探测单元(11)还包括第一齿轮(1110)、第二齿轮、第二减速器(1111)和第二电机(1112),所述第二减速器(1111)和第二电机(1112)均安装在从臂(1104)上,从臂(1104)下端与滚轮座(1105)活动连接,所述第二齿轮固定安装在滚轮座(1105)上端,所述第二电机(1112)的输出轴通过第二联轴器与所述第二减速器(1111)的主动轴连接,所述第一齿轮(1110)安装在所述第二减速器(1111)的从动轴上,所述第一齿轮(1110)与所述第二齿轮齿轮连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述连接单元(12)还包括两个转动组件,两个所述转动组件均安装于壳体(1201)内部;
所述转动组件包括转盘(1205)、转轴(1207)、第四齿轮(1208)、第三齿轮(1209)、第三减速器(1210)和第三电机(1211),所述转盘(1205)通过所述转轴(1207)与壳体(1201)活动连接,压力传感器(1202)通过第一固定座(1204)安装在所述转盘(1205)上,所述转盘(1205)侧边设有齿条(1206),且一个转动组件中的所述齿条(1206)与另一个转动组件中的齿条(1206)齿轮连接,所述第四齿轮(1208)固定安装在所述转盘(1205)上,所述第三电机(1211)通过第二固定座(1212)安装于壳体(1201)内部,所述第三电机(1211)的输出轴通过第三联轴器与所述第三减速器(1210)的主动轴连接,所述第三齿轮(1209)安装在所述第三减速器(1210)的从动轴上,所述第三齿轮(1209)与所述第四齿轮(1208)齿轮连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:还包括第二测量机构(2)和连接桥(4),所述第二测量机构(2)通过所述连接桥(4)与第一测量机构(1)连接,所述第二测量机构(2)与第一测量机构(1)结构相同。
7.根据权利要求6所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述连接桥(4)包括双联气缸(41)、第二伸缩杆(42)和第三伸缩杆(43),所述双联气缸(41)两端分别与所述第二伸缩杆(42)和第三伸缩杆(43)活动连接,所述第二伸缩杆(42)的自由端与第一测量机构(1)连接,所述第三伸缩杆(43)的自由端与第二测量机构(2)连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述连接桥(4)还包括第一轴承(44)和第二轴承(45),第二伸缩杆(42)的自由端通过所述第一轴承(44)与第一测量机构(1)转动连接,第三伸缩杆(43)的自由端通过第二轴承(45)与第二测量机构(2)转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备,其特征在于:所述第一电机(1108)和第二电机(1112)为伺服电机。
10.采用权利要求9所述的一种用于隧道变形测量的勘测设备进行测量的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,测量安装准备工序;
步骤一,将本设备放置在隧道(5)内部,将第一测量机构(1)和第二测量机构(2)分别展开至平角;
在第一测量机构(1)中,第三电机(1211)输出的动力经第三减速器(1210)减速增矩后,通过第三齿轮(1209)带动第四齿轮(1208)和转盘(1205)绕转轴(1207)转动,转盘(1205)带动探测单元(11)转动,通过两个齿条(1206)的齿轮连接使两个转动组件同步转动,使两个探测单元(11)和连接单元(12)在同一直线上;
第二测量机构(2)展开步骤与第一测量机构(1)相同;
步骤二,伸长第一测量机构(1)和第二测量机构(2),使第一测量机构(1)和第二测量机构(2)的长度等于隧道(5)内壁直径;
在第一测量机构(1)中,液压油缸(1102)带动第一伸缩杆(1103)滑动伸长,直至达到第一测量机构(1)长度要求;
第二测量机构(2)伸长步骤与第一测量机构(1)相同;
步骤三,调整将第一测量机构(1)和第二测量机构(2)之间的距离;
控制双联气缸(41)带动第二伸缩杆(42)和第三伸缩杆(43)伸缩,带动第一测量机构(1)和第二测量机构(2)远离或者靠近,从而使其达到测量需要的距离;
S2,测量方向控制,第一测量机构(1)与第二测量机构(2)的测量方向控制步骤相同,在第一测量机构(1)中,第二电机(1112)输出的动力经第二减速器(1111)减速增矩后,通过第一齿轮(1110)带动第二齿轮和滚轮座(1105)绕从臂(1104)旋转,调整滚轮(1107)在隧道(5)内壁上的滚动方向,从而控制第一测量机构(1)的运动方向;
S3,测量动力控制,第一测量机构(1)与第二测量机构(2)的测量动力控制步骤相同,在第一测量机构(1)中,第一电机(1108)输出的动力经第一减速器(1109)减速增矩后,带动滚轮(1107)在隧道(5)内壁上滚动,从而驱动第一测量机构(1)运动;
S4,隧道变形测量,
步骤一,通过S2和S3的协调配合,使第一测量机构(1)和第二测量机构(2)两端在隧道(5)内壁上,沿隧道(5)的轴向和圆周方向运动,且第一测量机构(1)和第二测量机构(2)分别通过第一轴承(44)和第二轴承(45)与第二伸缩杆(42)和第三伸缩杆(43)自由端活动连接,第一测量机构(1)和第二测量机构(2)在隧道(5)圆周方向上的运动相互独立;
步骤二,在第一测量机构(1)中,两个探测单元(11)分别将两个滚轮(1107)处受到的压力,传递到两个压力传感器(1202)上,隧道变形量通过两个压力传感器(1202)转变成电信号,电信号传递到数据处理器(1203)中进行处理,最后测量人员通过控制器(31)观察到隧道(5)的变形情况,第二测量机构(2)的本步骤与第一测量机构(1)相同;
S5,以上步骤均通过控制器(31)操作完成。