一种盾构机滚刀运动轨迹检测系统的制作方法

1.本发明属于刀具状态检测技术领域，特别是一种盾构机滚刀运动轨迹检测系统。


背景技术：

2.隧道掘进机包括硬岩隧道掘进机(国内俗称tbm)和盾构机，其中：tbm一般用于山岭隧道或大型引水工程；盾构机，主要用于城市地铁等软岩及土壤地层的掘进。不论是tbm还是盾构机，均设置有安装于刀盘刀座上的盘形滚刀(以下简称滚刀)直接滚压破碎掌子面的岩石。
3.在隧道掘进机施工过程中，当滚刀处于正常工作状态时，滚刀可随着刀盘的旋转而自转，并在自转过程中与掌子面连续接触，通过回转滚压破岩的方式切削掌子面岩层，实现隧道的掘进。一旦出现滚刀不随刀盘的旋转而自转的情况，那么滚刀就会出现偏磨甚至崩刃，此时需要及时维修，否则可能会造成刀盘盘面或刀毂损坏，扩大经济损失。以盾构机为例，掘进时，由于盾构机刀盘后方设置有平衡舱设施，且掘进时滚刀可能直接贯入泥土中被泥土遮挡，因此无法直观观测滚刀的运动状态，另外，隧道掘进机刀盘空间构造狭小，难以再额外嵌入安装各种运动轨迹类传感器；即使安装各类视觉传感器，也由于隧道掘进机工作环境极端恶劣，沙石飞溅、岩碴撞击滑擦等原因对传感器造成极大威胁，同时恶劣的环境还会干扰传感器信号的采集与传输，并且隧道掘进机工作时，刀盘及滚刀均时刻处于绕轴转动状态，传感器难以通过布线方式将信号传输至位于刀盘后方的控制室。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种盾构机滚刀运动轨迹检测系统，包括rfid芯片(130)、阅读器(300)、无线通信模块(310)、终端处理模块(400)，
5.所述rfid芯片(130)固定嵌设于盾构机的滚刀上，并可向外发射激励信号；
6.所述阅读器(300)和所述无线通信模块(310)均固定设置于刀盘的后表面上并可以随刀盘一起旋转；
7.所述阅读器(300)接收所述激励信号并将其转化成脉冲信号并通过无线通信模块(310)将所述脉冲信号无线发送至所述终端处理模块(400)；
8.所述终端处理模块(400)，包括状态分析模块(410)和显示模块(420)，所述状态分析模块(410)用于分析处理所述脉冲信号，并将其转化为运动轨迹数据；所述显示模块(420)用于显示所述状态分析模块(410)的分析结果。
9.进一步地，滚刀上的刀圈、刀毂或挡圈中至少之一的轴向端面上开设有侧盲孔(140)；所述rfid芯片嵌设于侧盲孔内。
10.进一步地，所述rfid芯片与所述侧盲孔内壁之间从内至外依次设置有frp加强层(220)、吸波材料层(210)、耐高温材料层(200)。
11.进一步地，所述侧盲孔(140)的孔口还设置有防水层、无磁钢材料层将所述rfid芯
片封堵在所述侧盲孔(140)内。
12.进一步地，所述终端处理模块设置在操控室中。
13.本发明的盾构机滚刀运动轨迹检测系统将rfid芯片设置在滚刀上，将阅读器设置在刀盘上，滚刀相对于刀盘而言只发生自转运动，即rfid芯片相对于阅读器的位置而言只发生自转，在分析滚刀是否坏损时只需要考虑其自转运动而不需要考虑滚刀与刀盘的周向运动，减少了数据分析因素，减少了终端处理模块的数据分析量，并使得滚刀状态分析更简单、更准确。
附图说明
14.图1是本发明盾构机滚刀运动轨迹检测系统中滚刀结构示意图；
15.图2是本发明盾构机滚刀运动轨迹检测系统中rfid芯片安装结构示意图；
16.图3是本发明盾构机滚刀运动轨迹检测系统信号传递示意图；
17.其中，100、刀圈；110、刀毂；120、挡圈；130、rfid芯片；140、侧盲孔；200、耐高温材料层；210、吸波材料层；220、frp加强层；230、无磁钢材料层；240、防水层；300、阅读器；310、读写通信模块；400、终端处理模块；410、位置分析模块；420、显示模块。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.如图3所示，盾构机滚刀运动轨迹检测系统，包括rfid芯片130、阅读器300、无线通信模块310、终端处理模块400，其中rfid芯片130与阅读器300之间为无线信号传输，阅读器300与无线通信模块310之间为有线传输，如采用usb接口进行传输，无线通信模块310与终端处理模块400之间采用无线传输。
22.如图1所示，在盾构机的刀盘上设置有若干滚刀，每个滚刀上的刀圈100、刀毂110或挡圈120中至少之一的轴向端面上开设有侧盲孔140，所述rfid芯片130固定嵌设于侧盲孔内，并可向外发射激励信号；如图2所示，所述rfid芯片与所述侧盲孔内壁之间从内至外依次设置有frp加强层220、吸波材料层210、耐高温材料层200。所述侧盲孔140的孔口还设置有防水层240、无磁钢材料层230将所述rfid芯片封堵在所述侧盲孔140内。耐高温材料层200可采用石棉材质、耐火陶瓷等；无磁钢材料不具有铁磁性，可以防止屏蔽电磁信号，具体的无磁钢材料也可以采用陶瓷材料。将rfid芯片设置在盲孔内并设置防护层，可以有效地
防止滚刀滚压切割岩石时卷起的泥沙及刃侧崩射的岩粉岩碴正面滑擦撞击rfid芯片而损坏rfid芯片。
23.所述阅读器300和所述无线通信模块310均固定设置于刀盘的后表面上并可以随刀盘一起旋转；所述阅读器300接收所述激励信号并将其转化成脉冲信号并通过无线通信模块310将所述脉冲信号无线发送至所述终端处理模块400；阅读器300与无线通信模块310之间可以采用有线连接。一个阅读器可以同时读取每一个滚刀上的rfid芯片，充分发挥阅读器的效率。
24.所述终端处理模块400，包括状态分析模块410和显示模块420，所述终端处理模块设置在操控室中便于工作人员进行操作，所述状态分析模块410利用定位算法分析处理所述脉冲信号，并将其转化为运动轨迹数据；所述显示模块420用于显示所述状态分析模块410的分析结果。
25.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。