[发明专利]一种盾构滚刀运动状态在线监测装置及方法

说明书

本发明提供了一种盾构滚刀运动状态在线监测装置及方法，所述装置至少包括：设置在盾体锥板上的图像采集模块；图像采集模块包括：摄像组件、透明固定元件、冲洗装置和吹干装置，摄像组件固定在透明固定元件的一侧，冲洗装置和吹干装置均设置在透明固定元件的另一侧；摄像组件用于透过透明固定元件进行图像采集，冲洗装置和吹干装置分别用于在图像采集前或图像采集过程中进行透明固定元件的冲洗和吹干；本发明对掘进过程中的滚刀运动状态进行可视化集成监测、自动智能识别并在上位机主监控界面显示，提高了掘进机施工的直观性、准确性、安全性和智能化水平。

技术领域

本发明涉及隧道与地下工程施工装备技术领域，特别涉及一种盾构滚刀运动状态在线监测装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

复合式土压平衡掘进机、硬岩掘进机等隧道与地下工程施工装备施工过程中，滚刀作为最主要的破岩工具，在推力、扭矩和振动冲击等因素综合作用下最容易异常受损或失效，是影响掘进效率、施工成本及安全性的重要因素。

掘进机施工过程中，滚刀随着刀盘的旋转绕刀盘中心轴公转，同时绕自身轴线自转，滚刀运动状态是判断掘进机是否正常工作的重要直接依据。

现有技术和应用中，一种方法是通过对滚刀磨损情况进行检测进而分析滚刀运动状态，如专利CN202110348596.4“盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法”、CN113189001A“盾构土舱内刀具可视化检测装置及方法”、CN201911412569.8“基于图像分析的土压平衡掘进机滚刀磨损监测装置及方法”等，这种方法的缺点是不能直接和实时监测滚刀运动状态，对滚刀的运动状态分析不准确；另外一种方法是在刀箱上或滚刀刀圈内设置激光等各类传感器，用于采集滚刀运行过程中的数据，进而分析滚刀的运行状态，停机之后检测滚刀的磨损情况，如专利CN201910892810.5“盾构施工中滚刀状态实时监测装置及运行判定方法”，该种方法的缺点是对滚刀运动状态的监测不直观、传感器受振动等施工环境影响较大并且滚刀数量较多时费用较高。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种盾构滚刀运动状态在线监测装置及方法，对掘进过程中的滚刀运动状态进行可视化集成监测、自动智能识别并在上位机主监控界面显示，提高了掘进机施工的直观性、准确性、安全性和智能化水平。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种盾构滚刀运动状态在线监测装置。

一种盾构滚刀运动状态在线监测装置，至少包括：设置在盾体锥板上的图像采集模块；

图像采集模块包括：摄像组件、透明固定元件、冲洗装置和吹干装置，摄像组件固定在透明固定元件的一侧，冲洗装置和吹干装置均设置在透明固定元件的另一侧；

摄像组件用于透过透明固定元件进行图像采集，冲洗装置和吹干装置分别用于在图像采集前或图像采集过程中进行透明固定元件的冲洗和吹干。

进一步的，透明固定元件为透明的特种玻璃。

进一步的，摄像组件采用一体式双目摄像机，一体式双目摄像机的拍摄端与透明固定元件的一侧固定连接。

更进一步的，在一体式双目摄像机与锥板、隔板形成的周空间内填充用于固定一体式双目摄像机的发泡剂。

进一步的，一体式双目摄像机包括双目摄像机和补光灯。

进一步的，图像采集模块通过有源以太网和网络交换机将采集到的图像传输到后台控制终端。

本发明第二方面提供了一种盾构滚刀运动状态在线监测方法，包括以下过程：

获取盾构滚刀的图像数据；