一种盾构机伸缩可视化系统及其盾构机的制作方法

1.本实用新型涉及盾构机技术领域，特别是指一种盾构机伸缩可视化系统及其盾构机。


背景技术：

2.目前，盾构机土仓、泥水仓、刀盘背面、刀盘正面、掌子面、刀具等对于盾构机施工来说，是一个盲区，他们的状态和工况如何大多依赖于作业人员的经验判断，存在一定的主观性。虽然目前存在相关技术可对部分部位进行观察或检测，但也存在一定问题：如当前应用的固定式土仓可视化系统，可实现对土仓或泥水仓内工况的观察，但由于其安装位置固定，视角和视野受限，观察部位有限；又如安装于常压刀筒内的可视化装置，可实现对掌子面和刀盘前面板的观察，但其安装操作复杂耗时长，且只能用于常压刀盘；再如，当前部分盾构机上搭载的刀具状态检测系统，可实时检测刀具状态，但由于传感器安装空间有限且工况恶劣，检测精度和安装数量受限、易损坏，且维护成本高。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种盾构机伸缩可视化系统及其盾构机，用以解决上述技术问题。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种盾构机伸缩可视化系统，包括伸缩式可视化装置和承压密封结构；伸缩式可视化装置和承压密封结构均与控制系统相连接；所述伸缩式可视化装置包括行走轨，行走轨上设有能自主运动的动力装置，动力装置上设有伸缩管体，伸缩管体的前端设有可视化头，伸缩管体穿过承压密封结构到达检测位点。
5.进一步，所述可视化头包括连接座，连接座的前端面上设有摄像头、照明灯和至少一个喷嘴。优选方式：所述连接座上设有三个喷嘴，三个喷嘴分别为第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴，三个喷嘴分布在摄像头的四周，三个喷嘴通过设置在伸缩管体内的水气管道向外延伸；摄像头和照明灯通过设置在在伸缩管体内的电缆向外延伸。
6.进一步，所述承压密封结构包括承压通道和端口密封件，所述端口密封件设置在行走轨上且端口密封件上设有供伸缩管体通过的通道，承压通道连接在端口密封件上且与端口密封件的通道连通。具体地，所述承压通道的一端与端口密封件连接、另一端固定在检测位点处相应的支撑件上，承压通道上设有密封闸门，密封闸门与控制系统连接。
7.进一步，所述控制系统包括伸缩式可视化控制模块和承压密封控制模块，承压密封控制模块与设置在承压密封结构的承压通道上的密封闸门电连接；所述伸缩式可视化控制模块包括驱动控制模块、摄像头控制模块、冲刷控制模块和照明控制模块，驱动控制模块与动力装置电连接，摄像头控制模块与可视化头的摄像头电连接，冲刷控制模块与可视化头的喷嘴电连接，照明控制模块与可视化头的照明灯电连接。
8.一种盾构机，包括所述的盾构机伸缩可视化系统。盾构机为泥水盾构机时，承压密封结构的承压通道穿过气垫仓后隔板并与气垫仓前隔板固定，气垫仓后隔板与承压通道的
连接处设置第二密封闸门，气垫仓前隔板与承压通道的连接处设置第一密封闸门。盾构机为土压盾构机时，承压密封结构的承压通道固定在土仓隔板上，承压通道与土仓隔板连接处设有第一密封闸门。
9.进一步，所述盾构机伸缩可视化系统的可视化头在动力装置及伸缩管体的作用下能到达刀盘后面板和刀盘前面板处。
10.本实用新型的盾构机伸缩可视化系统，依托当前盾构机结构，采用模块化设计，通过伸缩机构和360
°
摄像头前端，可实现对泥水仓/土仓、刀盘后面板、刀盘前面板、刀具、掌子面的全方位观察；同时，整体装置采用高承压密封设计，且拆装方便易维护，提高检测安全性。控制系统模块化设计拆装方便，便于维护，同时提高控制精度，实现全自动化可视检测。采用上述伸缩可视化系统，可大大提高盾构机施工人员对刀盘区域的可视化检测能力，对提高盾构机施工质量和施工效率具有重要意义。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为泥水盾构下伸缩可视化系统回缩状态观察示意图。
13.图2为泥水盾构下伸缩可视化系统泥水仓内观察示意图。
14.图3为伸缩可视化系统对泥水盾构刀盘背面近距离观察示意图。
15.图4为伸缩可视化系统对泥水盾构刀盘正面及掌子面观察示意图。
16.图5为土压盾构搭载伸缩可视化系统示意图。
17.图6为可视化检测头结构示意图。
18.图7为伸缩管体内部布置示意图。
19.图8为控制系统框图示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1所示，实施例1，一种盾构机伸缩可视化系统，包括伸缩式可视化装置和承压密封结构；伸缩式可视化装置和承压密封结构均与控制系统16相连接，通过控制系统控制其进项相应的动作。所述伸缩式可视化装置包括行走轨9，行走轨9上设有能自主运动的动力装置8，动力装置8可采用移动小车或伸缩油缸，动力装置可与行走轨滑动连接或固定连接，在自身动力作用下进行沿行走轨的运动。动力装置8上设有伸缩管体7，伸缩管体7的前端设有可视化检测头12，伸缩管体7穿过承压密封结构到达检测位点。在动力装置的作用下伸缩管体7能在承压密封装置内运动，以到达不同的检测点，可对刀盘后面板、刀盘前面板等不同部位进行观察。承压密封装置为伸缩管体提供保护。
22.如图6、7所示，实施例2，一种盾构机伸缩可视化系统，所述可视化检测头12包括连接座12-5，连接座12-5固定在伸缩管体7的前端，连接座12-5的前端面上设有摄像头12-4、照明灯12-6和至少一个喷嘴。摄像头12-4能在连接座上进行360度旋转，以便对不同方向进行可视化检测。喷嘴的数量根据需要可设置多个，可分别实现对摄像头视窗和待观测物的冲洗。
23.本实施例中，所述连接座12-5上设有三个喷嘴，喷嘴数量也可不限于3个。喷嘴可以为高压水喷嘴也可以是高压气喷嘴。三个喷嘴分别为第一喷嘴12-1、第二喷嘴12-2和第三喷嘴12-3，三个喷嘴分布在摄像头12-4的四周，三个喷嘴通过设置在伸缩管体7内的水气管道14向外延伸，便于与水源或气源进行连接。摄像头12-4和照明灯12-6通过设置在在伸缩管体7内的电缆13向外延伸，便于与电源或控制系统连接，电缆13负责可视化头的供电和通讯。
24.进一步，所述承压密封结构包括承压通道11和端口密封件10，所述端口密封件10设置在行走轨9上且端口密封件10上设有供伸缩管体7通过的通道，承压通道11连接在端口密封件10上且与端口密封件10的通道连通，便于伸缩管体前后伸缩运动。具体地，所述承压通道11的一端与端口密封件10连接、另一端固定在检测位点处相应的支撑件上，在泥水盾构机上，相应的支撑件为气垫舱前隔板3和气垫舱后隔板5；在土压盾构机上，相应的支撑件为土仓隔板15。承压通道11上设有密封闸门，密封闸门与控制系统16连接，通过控制系统的承压密封控制模块16-5进行控制其开关。其他结构与实施例1相同。
25.如图8所示，实施例3，一种盾构机伸缩可视化系统，与实施例2不同的是，所述控制系统16包括伸缩式可视化控制模块和承压密封控制模块16-5，承压密封控制模块16-5与设置在承压密封结构的承压通道11上的密封闸门电连接，控制密封闸门的开关，实现承压通道的通断。所述伸缩式可视化控制模块包括驱动控制模块16-1、摄像头控制模块16-2、冲刷控制模块16-3和照明控制模块16-4，驱动控制模块16-1与动力装置8电连接，负责控制伸缩可视化装置的动力装置8的启动与否，实现装置的运动。摄像头控制模块16-2与可视化检测头12的摄像头12-4电连接，用于控制视频监控和摄像头视角的调整。冲刷控制模块16-3与可视化检测头12的喷嘴电连接，负责可视化检测头12视窗以及待观测部位的冲洗控制。照明控制模块16-4与可视化检测头12的照明灯电连接，负责开启/关闭可可视化检测头12的照明灯。控制系统采用模块化设计，拆装方便，易维护。
26.实施例4：一种盾构机，包括实施例3所述的盾构机伸缩可视化系统。如图1~4所示，当盾构机为泥水盾构机时，承压密封结构的承压通道11穿过气垫仓后隔板5并与气垫仓前隔板3固定，气垫仓后隔板5与承压通道11的连接处设置第二密封闸门6，气垫仓前隔板3与承压通道11的连接处设置第一密封闸门4。承压密封通道11设于气垫舱前隔板3和气垫舱后隔板5之间，一端连通泥水仓、另一端固定连接于端口密封件10，伸缩可视化装置的伸缩管体7可在其内部伸缩。
27.如图5所示，当盾构机为土压盾构机时，承压密封结构的承压通道11固定在土仓隔板15上，承压通道11与土仓隔板15连接处设有第一密封闸门4。承压通道11一端连通土仓，一端固定连接于端口密封件10，伸缩可视化装置的伸缩管体7可在其内部伸缩。具体施工过程中，盾构机伸缩可视化系统的可视化检测头12在动力装置8及伸缩管体7的作用下能到达刀盘后面板2和刀盘前面板1处。
28.具体过程如下：s1：伸缩可视化系统接到工作指令，控制系统16的承压密封控制模块16-5动作，控制密封闸门开启。
29.s2：控制系统16的摄像头控制模块16-2和照明控制模块16-4动作，分别开启摄像头和照明灯；
30.（1）当需要观察泥水仓内情况时，控制系统16的驱动控制模块16-1动作，控制动力单元运动，使可视化检测头12伸至泥水仓内，此时，可对泥水仓内情况进行360
°
全方位观察，如图2所示；
31.（2）当需要观察刀盘后面板2及其刀具情况时，控制系统16的驱动控制模块16-1动作，控制动力单元运动，使可视化检测头12伸至刀盘后面板2附近，此时，可近距离对待观测部位进行细节检测，如图3所示；
32.（3）当需要观察刀盘前面板1及其刀具情况时，控制系统16的驱动控制模块16-1动作，控制动力单元运动，使可视化检测头12伸至刀盘前面板1前面，此时，可控制可视化检测头12的摄像头动作，观察刀盘前面板及其刀具情况，也可观察掌子面情况，如图4所示。
33.s3：伸缩可视化系统收到结束工作指令时，控制系统16的驱动控制模块16-1动作，使可视化检测头12缩回至承压密封通道11中；
34.s4：控制系统16的摄像头控制模块16-2和照明控制模块16-4动作，分别关闭摄像头和照明灯；
35.s5：控制系统16的承压密封控制模块16-5动作，控制密封闸门关闭。
36.通过上述过程，实现对刀盘区域的全方位可视化观察，大大提高了盾构机施工人员对刀盘区域的可视化检测能力，进一步提高盾构施工效率。
37.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。