一种洞内可常压更换的铰接式土仓可视化装置的制作方法

1.本实用新型涉及土仓监测的技术领域，尤其涉及一种洞内可常压更换的铰接式土仓可视化装置。


背景技术：

2.在盾构设备施工过程中，为了实时的检测土仓的工作状况，设置土仓可视化系统可有效地观察和观测刀盘的旋转状态、刀具的磨损情况、开挖土层的图像信息及渣土的流动特性。然而，现有土仓可视化系统通常裸露的设置在土仓内土仓隔板的外部，在盾构设备进行掘进时，土仓内的渣土通常会飞溅覆盖在可视化装置的外表面，导致无法有效正常的采集相关的图像信息。
3.现有掘进机上搭载的土仓可视化系统主要有如下几种：
4.1. 公开号为cn 206987819 u的一种土压仓可视化装置摄像头为固定安装式，无法旋转摄像头，视角较窄，无法全方位观察土仓内情况。前面板的防护玻璃在粉尘、水气、高温、承压环境下表面容易模糊，导致视线不清晰，在土仓内土石飞溅时可能碎裂，导致整套系统损坏，土仓内失压影响掘进机工作。
5.2. 公开号为cn 209179765 u的一种盾构机伸缩式土仓可视化装置，系统构造复杂，且无法旋转摄像头，不能在常压下更换。
6.3. 公开号为cn 213116313 u的一种土压平衡盾构机土仓可视化装置的安装工艺复杂，在满仓掘进过程中渣土飞溅导致设备无法有效正常的采集相关的图像信息。


技术实现要素：

7.针对现有隧道掘进机土仓可视化系统的摄像头旋转调整扩大视野范围窄以及摄像头损坏后在不方便更换的技术问题，本实用新型提出一种洞内可常压更换的铰接式土仓可视化装置，适用于监测掘进机中土仓情况，可通过球形铰接机构旋转调整摄像头的视野范围，全方位实时观测土仓内刀盘结泥饼情况及刀具的磨损情况，可通过关闭球阀在常压下检查维修更换摄像头。
8.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：一种洞内可常压更换的铰接式土仓可视化装置，包括摄像机构，所述摄像机构设置在芯轴的端部，芯轴设置在管道内，管道的端部设有铰接机构，铰接机构与固定体组合结构活动连接，固定体组合结构与前盾隔板相连接。通过铰接机构相对于固定体组合结构的旋转来带动摄像机构上下左右运动，从而扩大摄像范围。
9.进一步地，所述铰接机构与驱动装置相连接，摄像机构与驱动装置均与上位机相连接；所述驱动装置为驱动马达。驱动装置通过驱动马达驱动管道转动，从而带动摄像机构上下左右转动，实现土仓全覆盖照射。
10.进一步地，所述管道上设有球阀。通过球阀可以隔开管道的常压部分和带压部分，从而实现常压更换摄像机构。
11.进一步地，所述管道的尾部设有伸缩结构，伸缩结构与芯轴相连接，伸缩结构固定在后盖板上，后盖板与土仓隔板相连接。伸缩机构可以带动摄像机构前后运动，将摄像机构带动常压部分。
12.进一步地，所述伸缩结构与上位机相连接。通过上位机可以控制伸缩结构可以伸缩。
13.进一步地，所述摄像机构包括摄像头，摄像头固定在芯轴的端部；所述摄像头为鱼眼摄像头。鱼眼摄像头实现土仓图像的采集。
14.进一步地，所述铰接机构包括球铰轴套，球铰轴套固定在管道的端部，球铰轴套与固定体组合结构转动连接。通过球铰轴套实现带压情况下管道的转动。
15.进一步地，所述固定体组合结构包括法兰板，法兰板之间设有开孔，开孔与摄像机构、铰接机构相适应；所述法兰板上固定有导向外套，导向外套上固定有固定外套，导向外套和固定外套均与铰接机构的球铰轴套相匹配。固定组合结构实现与前盾隔板的连接，保证了球铰轴套的转动。
16.进一步地，所述法兰板的前端固定有挡板，挡板设置在开孔的前方。挡板可以阻挡土仓环境。
17.进一步地，所述球铰轴套分别与导向外套和固定外套密封连接；所述挡板为钢化玻璃挡板。钢化玻璃挡板的稳定性好，且可以观看土仓情况。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：可在主控室内操作界面上控制摄像头的摆动及伸缩，清晰观察土仓内的渣土改良效果、刀盘结泥饼情况、土仓中心结泥饼情况并及时采取措施，提高掘进效率，降低了施工成本；有效地解决了掘进机在满仓掘进过程中渣土飞溅导致设备无法有效正常的采集相关的图像信息的技术问题，而且有效地避免了掘进渣土对相关设备管路的堵塞损毁问题；通过设置球阀可在摄像头故障时常压下抽出检查维修，提高了系统工作的稳定性；此外还能全面掌握操作人员在土仓内检查和更换刀具或进仓进行维修作业的情况，为作业人员的安全提供了有力保障。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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。
20.图1为本实用新型的结构示意图。
21.图2为图1所示摆动状态的示意图。
22.图3为图1所示伸缩摆动状态的示意图。
23.图4为图1所示常压下抽出更换状态的示意图。
24.图5为本实用新型轴线安装时的示意图。
25.图中，1为法兰板，2为挡板，3为导向外套，4为固定外套，5为球铰轴套，6为摄像机构，7为球阀，8为伸缩结构，9为管道，10为芯轴，11为前盾隔板，12为后盖板。
具体实施方式
26.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。
27.如图1所示，一种洞内可常压更换的铰接式土仓可视化装置，包括摄像机构6，摄像机构6实现土仓环境的图像采集。摄像机构6设置在芯轴10的端部，芯轴10设置在管道9内，管道9保证了芯轴10可以在加压的土仓环境中稳定的工作。管道9的端部设有铰接机构，铰接机构与固定体组合结构活动连接，通过铰接机构可以带动管道9上下左右旋转，从而实现摄像机构的旋转。如图5所示，固定体组合结构与前盾隔板11相连接，固定体组合结构保证管道旋转的稳定性。
28.优选地，所述铰接机构与驱动装置相连接，驱动装置可以固定在前盾隔板11上，摄像机构与驱动装置均与上位机相连接，通过上位机可以控制驱动装置，从而控制管道、芯轴以及摄像机构6的上下左右转动。所述驱动装置为驱动马达，驱动马达为液压马达或电动马达，结构简单，维修更换方便，可以驱动管道上下左右自由旋转，从而实现摄像机构6的旋转，如图2所示。使用电动马达时可以在其上配置散热系统，保证其稳定运行。
29.优选地，所述管道9上设有球阀7。如图2所示，球阀7的两端与管道9通过固定螺栓可拆卸连接，且球阀7与管道9密封连接。球阀7将管道分成带压环境和常压环境，前端的管道9与带压环境相连通是带压环境，球阀7后面的管道9为常压环境，通过球阀7可以将摄像机构带动常压环境的管道9中，从而实现常压更换或维修，如图4所示。
30.优选地，所述管道9的尾部设有伸缩结构8，伸缩结构8与芯轴10相连接，伸缩结构8固定在后盖板12上，后盖板12与土仓隔板相连接。土仓隔板后为常压环境。伸缩结构8可以为电动伸缩杆或液压缸，可以带动芯轴10前后伸缩，将摄像机构6带到常压环境的管道9中，关闭球阀7，实现常压下摄像机构的维修和更换。所述伸缩结构8与上位机相连接，实现远程控制。如图3所示，在伸缩结构8的带动下可以带动芯轴前端的摄像机构进入土仓。芯轴在管道9的前方时，球阀7是开关的，整个管道是带压环境；当通过伸缩机构把芯轴移动到管道9的球阀7的后面时，关闭球阀，管道9后方与带压环境相隔开，实现常压维修摄像机构。
31.所述摄像机构6包括摄像头，摄像头固定在芯轴10的端部；所述摄像头为鱼眼摄像头，结构简单，容易实现。采用鱼眼设计，可在控制室操作界面调整摄像头的视角。
32.所述铰接机构包括球铰轴套5，球铰轴套5固定在管道9的端部，球铰轴套5与固定体组合结构转动连接，球铰轴套带动管道9相对于固定体结构转动，采用球铰轴套可实现隔绝仓内带压环境，结构简单，成本低。固定体组合结构包括法兰板1，法兰板1焊接固定在前盾隔板11上。法兰板1之间设有开孔，开孔为方孔，方便摄像头采集数据，开孔与摄像机构6、铰接机构相适应，铰接机构设置在开孔的后部，不影响芯轴的转动。法兰板1上固定有导向外套3，导向外套3上固定有固定外套4，导向外套3和固定外套4均与铰接机构的球铰轴套5相匹配，球铰轴套5可以在导向外套和固定外套4内稳定转动。法兰板1的前端固定有挡板2，挡板2设置在开孔的前方。
33.球铰轴套5分别与导向外套3和固定外套4连接处装有密封环实现密封连接，保证了转动过程中的密封性；所述挡板2为钢化玻璃挡板，加强型钢化玻璃的挡板可以承受土仓
压力。在法兰板1上开一圈螺栓孔，钢化玻璃挡板使用螺栓固定在法兰板1上，掘进机始发前，拆除钢化玻璃挡板。如图3所示，一般使用时，将挡板2从开孔上拆下，方便摄像机构6对土仓的数据采集。
34.本实用新型通过上位机通过伸缩结构控制摄像头的伸缩，用驱动装置控制管道上下左右转动，实现土仓内全覆盖照射；摄像头选用黑白摄像头，用网线将图像信号传输到上位机的显示界面，在上位机的操作界面设置上下左右及伸缩旋钮，操作摄像头的上下左右旋转及前后伸缩。
35.本实用性可视化有球铰机构，可以旋转调整（扩大）摄像机的视野范围；有球阀，可洞内常压抽出维护/更换。
36.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。