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隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)及方法

1062   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:中建一局集團(tuán)華南建設(shè)有限公司  
2023-12-22 11:24:13
權(quán)利要求書: 1.一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,利用隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔,其特征在于:所述隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)包括由下至上依次安裝的履帶車底盤(3)、控制支撐箱(4)、液壓控制箱(5)和中心支撐軸(7),中心支撐軸(7)的頂端安裝有橫軸(9),主油缸(10)的固定端安裝在橫軸(9)的兩端,主油缸(10)的柱塞端鉸接有用于安裝定位探測機(jī)構(gòu)(15)和電鉆微調(diào)器(17)的安裝架(12),電鉆(16)固定安裝在電鉆微調(diào)器(17)上,主油缸(10)的柱塞端上固定套裝有安裝座(11),安裝座(11)上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)安裝架(12)角度的傾角調(diào)整油壓缸(13),安裝座(11)和安裝架(12)的底座之間安裝有連接鉸鏈(14),電鉆(16)的鉆頭上設(shè)置有限位傳感器(21)和速度傳感器(22);

定位探測機(jī)構(gòu)(15)包括安裝在安裝架(12)底板上的L形定位探測安裝座(15?1)和與L形定位探測安裝座(15?1)配合的電動(dòng)門(15?2),L形定位探測安裝座(15?1)上安裝有用于識(shí)別安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記的高清攝像頭(15?3)和用于與安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記配合的激光定位模塊(15?4),激光定位模塊(15?4)安裝在主油缸(10)長度方向的中心線的延伸線上,高清攝像頭(15?3)靠近激光定位模塊(15?4)且位于激光定位模塊(15?4)的旁側(cè),電鉆微調(diào)器(17)包括安裝在安裝架(12)頂板底部的絲桿導(dǎo)軌(17?1)和用于帶動(dòng)絲桿導(dǎo)軌(17?1)轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)模塊(17?2),絲桿導(dǎo)軌(17?1)所在直線與激光定位模塊(15?4)的探測射線垂直相交;

液壓控制箱(5)通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)安裝在控制支撐箱(4)上,中心支撐軸(7)通過旋轉(zhuǎn)盤(8)安裝在液壓控制箱(5)上,所述控制支撐箱(4)內(nèi)設(shè)置有電子線路板和供電電源(19),所述電子線路板上集成有主控制器(30)、電源轉(zhuǎn)換模塊(20)和與主控制器(30)連接的存儲(chǔ)器(25),所述液壓控制箱(5)內(nèi)設(shè)置有液壓站(29),主油缸(10)和傾角調(diào)整油壓缸(13)均與所述液壓站(29)連接,履帶車底盤(3)、電鉆(16)、限位傳感器(21)、速度傳感器(22)、電動(dòng)門(15?2)、高清攝像頭(15?3)、激光定位模塊(15?4)、液壓站(29)和伺服電機(jī)模塊(17?2)均與主控制器(30)連接;

該方法包括以下步驟:

步驟一、布置孔位標(biāo)記:沿隧道(1)長度方向在隧道(1)內(nèi)壁上按照設(shè)計(jì)需求進(jìn)行所述孔位標(biāo)記的布置;

步驟二、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道區(qū)段的自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤(3)沿隧道(1)長度方向移動(dòng),對需鉆孔的隧道(1)進(jìn)行分段鉆孔;分段鉆孔過程中,對需鉆孔的隧道區(qū)段的鉆孔方法均相同;

需鉆孔的隧道區(qū)段為鉆孔機(jī)的履帶車底盤(3)在不動(dòng)的情況下電鉆(16)所能涉及的隧道內(nèi)壁區(qū)域;

對需鉆孔的隧道區(qū)段進(jìn)行鉆孔時(shí),過程如下:

步驟201、履帶車底盤對鉆孔的粗對準(zhǔn):鉆孔機(jī)沿隧道(1)長度方向運(yùn)行,中心支撐軸(7)隨旋轉(zhuǎn)盤(8)轉(zhuǎn)動(dòng),使主油缸(10)的中軸線位于隧道(1)斷面內(nèi),鉆孔機(jī)利用履帶車底盤(3)移動(dòng)至需鉆孔的隧道區(qū)段,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔粗對準(zhǔn);

步驟202、平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn):利用平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)調(diào)節(jié)液壓控制箱(5)在控制支撐箱(4)的位置,進(jìn)而調(diào)節(jié)主油缸(10)帶動(dòng)電鉆(16)指向隧道(1)內(nèi)壁一斷面,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔細(xì)對準(zhǔn);

所述平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)包括用于推動(dòng)液壓控制箱(5)沿隧道(1)長度方向移動(dòng)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于推動(dòng)液壓控制箱(5)沿隧道(1)寬度方向移動(dòng)的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓油缸或均為絲桿螺母機(jī)構(gòu);

步驟203、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的識(shí)別:液壓站(29)調(diào)節(jié)傾角調(diào)整油壓缸(13),使傾角調(diào)整油壓缸(13)長度與連接鉸鏈(14)長度一致,實(shí)現(xiàn)電鉆(16)與主油缸(10)平行,液壓站(29)控制主油缸(10)延伸,使主油缸(10)帶動(dòng)電鉆(16)靠近隧道內(nèi)壁,當(dāng)電鉆(16)的前端與隧道內(nèi)壁之間的距離達(dá)到第一距離閾值α?xí)r,主油缸(10)停止延伸,縮小高清攝像頭(15?3)采集圖像的視角范圍,主控制器(30)控制伺服電機(jī)模塊(17?2)工作,實(shí)現(xiàn)電鉆(16)沿絲桿導(dǎo)軌(17?1)的移動(dòng),使電鉆(16)偏離主油缸(10)中軸線所在直線,然后主控制器(30)控制電動(dòng)門(15?2)打開,使高清攝像頭(15?3)工作,利用主油缸(10)繞橫軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng),高清攝像頭(15?3)采集隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記圖像并進(jìn)行孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,其中,α的單位為cm;

步驟204、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn):當(dāng)高清攝像頭(15?3)采集隧道內(nèi)壁一斷面上一個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),主控制器(30)控制激光定位模塊(15?4)工作,當(dāng)激光定位模塊(15?4)直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊(15?4)探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);當(dāng)激光定位模塊(15?4)直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊(15?4)探測的距離不在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),液壓站(29)控制傾角調(diào)整油壓缸(13)調(diào)節(jié)激光定位模塊(15?4)角度直至激光定位模塊(15?4)直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊(15?4)探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);

當(dāng)高清攝像頭(15?3)同時(shí)采集隧道內(nèi)壁一斷面上多個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),選擇圖像像素?cái)?shù)量最大的孔位標(biāo)記圖像作為目標(biāo)孔位標(biāo)記對應(yīng)的孔位標(biāo)記圖像,利用激光定位模塊(15?

4)直線對準(zhǔn)目標(biāo)孔位標(biāo)記,液壓站(29)控制傾角調(diào)整油壓缸(13)調(diào)節(jié)激光定位模塊(15?4)角度直至激光定位模塊(15?4)直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊(15?4)探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);

步驟205、隧道內(nèi)壁一斷面上精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記的鉆探:主控制器(30)控制電動(dòng)門(15?2)關(guān)閉,使高清攝像頭(15?3)停止工作,主控制器(30)控制伺服電機(jī)模塊(17?2)工作,實(shí)現(xiàn)電鉆(16)沿絲桿導(dǎo)軌(17?1)的移動(dòng),使電鉆(16)恢復(fù)至主油缸(10)中軸線所在直線,然后開啟電鉆(16),液壓站(29)控制主油缸(10)延伸,使主油缸(10)帶動(dòng)電鉆(16)靠近精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記,電鉆(16)對精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記所在位置進(jìn)行鉆探,同時(shí)利用除塵機(jī)構(gòu)對電鉆(16)鉆探產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行吸塵;

所述除塵機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在地面的集塵箱(2)和安裝在集塵箱(2)內(nèi)的吸風(fēng)式集塵器(26),吸塵管(18)的一端安裝在安裝架(12)的頂板上且朝向電鉆(16),吸塵管(18)的另一端伸入至集塵箱(2)與吸風(fēng)式集塵器(26)連通,集塵箱(2)的底板上安裝有壓力傳感器(23),集塵箱(2)的箱體上安裝有提示器(24),壓力傳感器(23)和提示器(24)均與主控制器(30)連接;

步驟206、判斷鉆孔深度是否到位:利用限位傳感器(21)采集電鉆(16)進(jìn)行鉆探過程中鉆孔的深度,當(dāng)鉆孔深度到位時(shí),主油缸(10)回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆(16)退出鉆孔,執(zhí)行步驟

208;當(dāng)鉆孔深度未到位時(shí),執(zhí)行步驟207;

步驟207、判斷鉆孔速度是否異常:在存儲(chǔ)器(25)中存儲(chǔ)鉆孔速度閾值區(qū)間,利用速度傳感器(22)采集電鉆(16)進(jìn)行鉆探過程中鉆孔速度,當(dāng)鉆孔速度在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度正常,執(zhí)行步驟205;當(dāng)鉆孔速度不在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度異常,執(zhí)行步驟四;

步驟208、集塵箱內(nèi)粉塵重量的監(jiān)測:利用壓力傳感器(23)實(shí)時(shí)采集集塵箱(2)內(nèi)粉塵重量,當(dāng)壓力傳感器(23)采集的集塵箱(2)內(nèi)粉塵重量超過粉塵重量閾值時(shí),更換集塵箱(2),保證鉆孔機(jī)的持續(xù)工作;

步驟209、控制主油缸(10)繞橫軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng),改變高清攝像頭(15?3)的角度對隧道內(nèi)壁一斷面上另一孔位標(biāo)記的孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,循環(huán)步驟203,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上全部孔位標(biāo)記的識(shí)別及對應(yīng)孔位的鉆探;

步驟三、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤(3)沿隧道(1)長度方向移動(dòng)至需鉆孔的下一個(gè)隧道區(qū)段,循環(huán)步驟二,實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔;

步驟四、故障排查:當(dāng)鉆孔速度小于鉆孔速度閾值下限值時(shí),說明電鉆(16)的鉆頭已磨損,主油缸(10)回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆(16)退出鉆孔,對電鉆(16)的鉆頭進(jìn)行更換維修;當(dāng)鉆孔速度大于鉆孔速度閾值上限值時(shí),說明電鉆(16)鉆空,主油缸(10)回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆(16)退出鉆孔,施工人員對該鉆孔位置的隧道內(nèi)壁進(jìn)行補(bǔ)漏維護(hù)。

2.按照權(quán)利要求1所述的一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,其特征在于:所述液壓控制箱(5)內(nèi)還設(shè)置有用于帶動(dòng)中心支撐軸(7)隨旋轉(zhuǎn)盤(8)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電機(jī)模塊(27)和用于帶動(dòng)橫軸(9)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電機(jī)模塊(28),所述第一電機(jī)模塊(27)和第二電機(jī)模塊(28)均與主控制器(30)連接。

3.按照權(quán)利要求1所述的一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,其特征在于:所述主油缸(10)繞橫軸(9)轉(zhuǎn)過的角度為240°,中心支撐軸(7)繞旋轉(zhuǎn)盤(8)轉(zhuǎn)過的角度為360°。

4.按照權(quán)利要求1所述的一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,其特征在于:所述電鉆(16)為博世B8四坑3系電錘鉆頭;步驟207中所述鉆孔速度閾值區(qū)間為 。

5.按照權(quán)利要求1所述的一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,其特征在于:所述主控制器(30)為PLC模塊。

說明書: 一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)及方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于隧道自動(dòng)鉆孔技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)及方法。背景技術(shù)[0002] 隧道內(nèi)壁輔助設(shè)施安裝在隧道內(nèi)壁上時(shí),均需要先在隧道內(nèi)壁上打安裝孔,而隧道內(nèi)壁上輔助設(shè)施種類繁多,數(shù)量較大,隧道內(nèi)壁安裝孔需求量大,隧道內(nèi)壁安裝孔一般采用沖擊鉆人工作業(yè),施工具有很大的危險(xiǎn)性,施工難度大,工作效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,施工時(shí)產(chǎn)生大量灰塵,環(huán)境條件差,對施工人員的身體健康損害大,為了提高工作效率,降低安全風(fēng)險(xiǎn),現(xiàn)急需一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)及方法來代替人工操作,輔助人工進(jìn)行隧道打孔。發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其設(shè)計(jì)新穎合理,通過履帶車底盤實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)沿隧道長度方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對鉆孔的粗對準(zhǔn),承載力大,通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn),控制簡單,通過傾角調(diào)整油壓缸和主油缸的配合,實(shí)現(xiàn)對鉆孔的微觀精細(xì)對準(zhǔn),省力精確,節(jié)約勞動(dòng)力,降低安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,避免人工作業(yè)吸入大量灰塵,減少對施工人員身體健康的損害和不必要的人員傷害,便于推廣使用。[0004] 為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:包括由下至上依次安裝的履帶車底盤、控制支撐箱、液壓控制箱和中心支撐軸,中心支撐軸的頂端安裝有橫軸,主油缸的固定端安裝在橫軸的兩端,主油缸的柱塞端鉸接有用于安裝定位探測機(jī)構(gòu)和電鉆微調(diào)器的安裝架,電鉆固定安裝在電鉆微調(diào)器上,主油缸的柱塞端上固定套裝有安裝座,安裝座上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)安裝架角度的傾角調(diào)整油壓缸,安裝座和安裝架的底座之間安裝有連接鉸鏈,電鉆的鉆頭上設(shè)置有限位傳感器和速度傳感器;[0005] 定位探測機(jī)構(gòu)包括安裝在安裝架底板上的L形定位探測安裝座和與L形定位探測安裝座配合的電動(dòng)門,L形定位探測安裝座上安裝有用于識(shí)別安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記的高清攝像頭和用于與安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記配合的激光定位模塊,激光定位模塊安裝在主油缸長度方向的中心線的延伸線上,高清攝像頭靠近激光定位模塊且位于激光定位模塊的旁側(cè),電鉆微調(diào)器包括安裝在安裝架頂板底部的絲桿導(dǎo)軌和用于帶動(dòng)絲桿導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)模塊,絲桿導(dǎo)軌所在直線與激光定位模塊的探測射線垂直相交;[0006] 液壓控制箱通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在控制支撐箱上,中心支撐軸通過旋轉(zhuǎn)盤安裝在液壓控制箱上,所述控制支撐箱內(nèi)設(shè)置有電子線路板和供電電源,所述電子線路板上集成有主控制器、電源轉(zhuǎn)換模塊和與主控制器連接的存儲(chǔ)器,所述液壓控制箱內(nèi)設(shè)置有液壓站,主油缸和傾角調(diào)整油壓缸均與所述液壓站連接,履帶車底盤、電鉆、限位傳感器、速度傳感器、電動(dòng)門、高清攝像頭、激光定位模塊、液壓站和伺服電機(jī)模塊均與主控制器連接。[0007] 上述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:還包括除塵機(jī)構(gòu),所述除塵機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在地面的集塵箱和安裝在集塵箱內(nèi)的吸風(fēng)式集塵器,吸塵管的一端安裝在安裝架的頂板上且朝向電鉆,吸塵管的另一端伸入至集塵箱與吸風(fēng)式集塵器連通,集塵箱的底板上安裝有壓力傳感器,集塵箱的箱體上安裝有提示器,壓力傳感器和提示器均與主控制器連接。[0008] 上述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:所述液壓控制箱內(nèi)還設(shè)置有用于帶動(dòng)中心支撐軸隨旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電機(jī)模塊和用于帶動(dòng)橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電機(jī)模塊,所述第一電機(jī)模塊和第二電機(jī)模塊均與主控制器連接。[0009] 上述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:所述平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于推動(dòng)液壓控制箱沿隧道長度方向移動(dòng)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于推動(dòng)液壓控制箱沿隧道寬度方向移動(dòng)的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓油缸或均為絲桿螺母機(jī)構(gòu)。[0010] 上述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:所述主油缸繞橫軸轉(zhuǎn)過的角度為240°,中心支撐軸繞旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過的角度為360°。[0011] 上述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),其特征在于:所述電鉆為博世B8四坑3系電錘鉆頭。[0012] 同時(shí),本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理的隧道自動(dòng)鉆孔方法,其特征在于該方法包括以下步驟:[0013] 步驟一、布置孔位標(biāo)記:沿隧道長度方向在隧道內(nèi)壁上按照設(shè)計(jì)需求進(jìn)行所述孔位標(biāo)記的布置;[0014] 步驟二、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道區(qū)段的自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤沿隧道長度方向移動(dòng),對需鉆孔的隧道進(jìn)行分段鉆孔;分段鉆孔過程中,對需鉆孔的隧道區(qū)段的鉆孔方法均相同;[0015] 需鉆孔的隧道區(qū)段為鉆孔機(jī)的履帶車底盤在不動(dòng)的情況下電鉆所能涉及的隧道內(nèi)壁區(qū)域;[0016] 對需鉆孔的隧道區(qū)段進(jìn)行鉆孔時(shí),過程如下:[0017] 步驟201、履帶車底盤對鉆孔的粗對準(zhǔn):鉆孔機(jī)沿隧道長度方向運(yùn)行,中心支撐軸隨旋轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng),使主油缸的中軸線位于隧道斷面內(nèi),鉆孔機(jī)利用履帶車底盤移動(dòng)至需鉆孔的隧道區(qū)段,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔粗對準(zhǔn);[0018] 步驟202、平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn):利用平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)液壓控制箱在控制支撐箱的位置,進(jìn)而調(diào)節(jié)主油缸帶動(dòng)電鉆指向隧道內(nèi)壁一斷面,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔細(xì)對準(zhǔn);[0019] 所述平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括用于推動(dòng)液壓控制箱沿隧道長度方向移動(dòng)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于推動(dòng)液壓控制箱沿隧道寬度方向移動(dòng)的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓油缸或均為絲桿螺母機(jī)構(gòu);[0020] 步驟203、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的識(shí)別:液壓站調(diào)節(jié)傾角調(diào)整油壓缸,使傾角調(diào)整油壓缸長度與連接鉸鏈長度一致,實(shí)現(xiàn)電鉆與主油缸平行,液壓站控制主油缸延伸,使主油缸帶動(dòng)電鉆靠近隧道內(nèi)壁,當(dāng)電鉆的前端與隧道內(nèi)壁之間的距離達(dá)到第一距離閾值α?xí)r,主油缸停止延伸,縮小高清攝像頭采集圖像的視角范圍,主控制器控制伺服電機(jī)模塊工作,實(shí)現(xiàn)電鉆沿絲桿導(dǎo)軌的移動(dòng),使電鉆偏離主油缸中軸線所在直線,然后主控制器控制電動(dòng)門打開,使高清攝像頭工作,利用主油缸繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng),高清攝像頭采集隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記圖像并進(jìn)行孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,其中,α的單位為cm;[0021] 步驟204、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn):當(dāng)高清攝像頭采集隧道內(nèi)壁一斷面上一個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),主控制器控制激光定位模塊工作,當(dāng)激光定位模塊直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);當(dāng)激光定位模塊直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊探測的距離不在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),液壓站控制傾角調(diào)整油壓缸調(diào)節(jié)激光定位模塊角度直至激光定位模塊直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);[0022] 當(dāng)高清攝像頭同時(shí)采集隧道內(nèi)壁一斷面上多個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),選擇圖像像素?cái)?shù)量最大的孔位標(biāo)記圖像作為目標(biāo)孔位標(biāo)記對應(yīng)的孔位標(biāo)記圖像,利用激光定位模塊直線對準(zhǔn)目標(biāo)孔位標(biāo)記,液壓站控制傾角調(diào)整油壓缸調(diào)節(jié)激光定位模塊角度直至激光定位模塊直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);[0023] 步驟205、隧道內(nèi)壁一斷面上精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記的鉆探:主控制器控制電動(dòng)門關(guān)閉,使高清攝像頭停止工作,主控制器控制伺服電機(jī)模塊工作,實(shí)現(xiàn)電鉆沿絲桿導(dǎo)軌的移動(dòng),使電鉆恢復(fù)至主油缸中軸線所在直線,然后開啟電鉆,液壓站控制主油缸延伸,使主油缸帶動(dòng)電鉆靠近精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記,電鉆對精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記所在位置進(jìn)行鉆探,同時(shí)利用除塵機(jī)構(gòu)對電鉆鉆探產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行吸塵;[0024] 所述除塵機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在地面的集塵箱和安裝在集塵箱內(nèi)的吸風(fēng)式集塵器,吸塵管的一端安裝在安裝架的頂板上且朝向電鉆,吸塵管的另一端伸入至集塵箱與吸風(fēng)式集塵器連通,集塵箱的底板上安裝有壓力傳感器,集塵箱的箱體上安裝有提示器,壓力傳感器和提示器均與主控制器連接;[0025] 步驟206、判斷鉆孔深度是否到位:利用限位傳感器采集電鉆進(jìn)行鉆探過程中鉆孔的深度,當(dāng)鉆孔深度到位時(shí),主油缸回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆退出鉆孔,執(zhí)行步驟208;當(dāng)鉆孔深度未到位時(shí),執(zhí)行步驟207;[0026] 步驟207、判斷鉆孔速度是否異常:在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)鉆孔速度閾值區(qū)間,利用速度傳感器采集電鉆進(jìn)行鉆探過程中鉆孔速度,當(dāng)鉆孔速度在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度正常,執(zhí)行步驟205;當(dāng)鉆孔速度不在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度異常,執(zhí)行步驟四;[0027] 步驟208、集塵箱內(nèi)粉塵重量的監(jiān)測:利用壓力傳感器實(shí)時(shí)采集集塵箱內(nèi)粉塵重量,當(dāng)壓力傳感器采集的集塵箱內(nèi)粉塵重量超過粉塵重量閾值時(shí),更換集塵箱,保證鉆孔機(jī)的持續(xù)工作;[0028] 步驟209、控制主油缸繞橫軸轉(zhuǎn)動(dòng),改變高清攝像頭的角度對隧道內(nèi)壁一斷面上另一孔位標(biāo)記的孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,循環(huán)步驟203,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上全部孔位標(biāo)記的識(shí)別及對應(yīng)孔位的鉆探;[0029] 步驟三、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤沿隧道長度方向移動(dòng)至需鉆孔的下一個(gè)隧道區(qū)段,循環(huán)步驟二,實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔;[0030] 步驟四、故障排查:當(dāng)鉆孔速度小于鉆孔速度閾值下限值時(shí),說明電鉆的鉆頭已磨損,主油缸回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆退出鉆孔,對電鉆的鉆頭進(jìn)行更換維修;當(dāng)鉆孔速度大于鉆孔速度閾值上限值時(shí),說明電鉆鉆空,主油缸回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆退出鉆孔,施工人員對該鉆孔位置的隧道內(nèi)壁進(jìn)行補(bǔ)漏維護(hù)。[0031] 上述的方法,其特征在于:所述電鉆為博世B8四坑3系電錘鉆頭;步驟207中所述鉆孔速度閾值區(qū)間為 。[0032] 上述的方法,其特征在于:所述主控制器為PLC模塊。[0033] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):[0034] 1、本發(fā)明采用的鉆孔機(jī),通過設(shè)置履帶車底盤實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)沿隧道長度方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對鉆孔的粗對準(zhǔn),承載力大,減少人工輔助移動(dòng)鉆孔機(jī),為實(shí)現(xiàn)隧道全自動(dòng)鉆孔提供基礎(chǔ),便于推廣使用。[0035] 2、本發(fā)明采用的鉆孔機(jī)通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn),在履帶車底盤確定位置的基礎(chǔ)上,保證鉆孔機(jī)移動(dòng)控制對象少,快速的實(shí)現(xiàn)鉆孔進(jìn)一步對準(zhǔn),控制簡單,可靠穩(wěn)定,使用效果好。[0036] 3、本發(fā)明采用的鉆孔機(jī)通過傾角調(diào)整油壓缸和主油缸的配合,實(shí)現(xiàn)對鉆孔的微觀精細(xì)對準(zhǔn),省力精確,節(jié)約勞動(dòng)力,降低安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,避免人工作業(yè)吸入大量灰塵,減少對施工人員身體健康的損害和不必要的人員傷害。[0037] 4、本發(fā)明采用的定位探測機(jī)構(gòu)利用高清攝像頭查找孔位標(biāo)記,采用激光定位模塊利用激光沿直線傳播的原理確定目標(biāo)孔位標(biāo)記,保證電鉆與隧道內(nèi)壁的垂直度,滿足電鉆工作的需求。[0038] 5、本發(fā)明采用除塵機(jī)構(gòu)及時(shí)的吸去電鉆鉆孔產(chǎn)生的粉塵,保證隧道內(nèi)的能見度,確保高清攝像頭工作環(huán)境清晰可見,為隧道內(nèi)施工人員營造一個(gè)良好的工作環(huán)境。[0039] 6、本發(fā)明采用的方法,步驟簡單,通過在隧道內(nèi)壁上布置與激光定位模塊配合的孔位標(biāo)記,將隧道進(jìn)行分段,通過對每段隧道區(qū)間由粗到細(xì)再到精細(xì)的方式實(shí)現(xiàn)每段隧道區(qū)間所有孔位標(biāo)記的圖像識(shí)別及精確鉆孔,通過鉆孔深度和鉆孔速度識(shí)別鉆孔機(jī)的工作狀態(tài),避免鉆孔機(jī)在非正常狀態(tài)下工作或鉆出非正常的孔,工作可靠性高,且通過除塵機(jī)構(gòu)及時(shí)的將電鉆鉆孔產(chǎn)生的粉塵吸除,保證高清攝像頭獲取圖像清晰,同時(shí)減少粉塵對施工人員身體健康的損害,便于推廣使用。[0040] 綜上所述,本發(fā)明設(shè)計(jì)新穎合理,通過履帶車底盤實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)沿隧道長度方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對鉆孔的粗對準(zhǔn),承載力大,通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn),控制簡單,通過傾角調(diào)整油壓缸和主油缸的配合,實(shí)現(xiàn)對鉆孔的微觀精細(xì)對準(zhǔn),省力精確,節(jié)約勞動(dòng)力,降低安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,避免人工作業(yè)吸入大量灰塵,減少對施工人員身體健康的損害和不必要的人員傷害,便于推廣使用。[0041] 下面通過附圖和實(shí)施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。附圖說明[0042] 圖1為本發(fā)明采用的鉆孔機(jī)在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。[0043] 圖2為本發(fā)明采用的鉆孔機(jī)在非工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。[0044] 圖3為本發(fā)明定位探測機(jī)構(gòu)和電鉆微調(diào)器在工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。[0045] 圖4為圖3中定位探測機(jī)構(gòu)在非工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。[0046] 圖5為本發(fā)明的電路原理框圖。[0047] 圖6為本發(fā)明方法的方法流程框圖。[0048] 附圖標(biāo)記說明:[0049]具體實(shí)施方式[0050] 如圖1至圖5所示,本發(fā)明所述的一種隧道自動(dòng)鉆孔機(jī),包括由下至上依次安裝的履帶車底盤3、控制支撐箱4、液壓控制箱5和中心支撐軸7,中心支撐軸7的頂端安裝有橫軸9,主油缸10的固定端安裝在橫軸9的兩端,主油缸10的柱塞端鉸接有用于安裝定位探測機(jī)構(gòu)15和電鉆微調(diào)器17的安裝架12,電鉆16固定安裝在電鉆微調(diào)器17上,主油缸10的柱塞端上固定套裝有安裝座11,安裝座11上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)安裝架12角度的傾角調(diào)整油壓缸13,安裝座11和安裝架12的底座之間安裝有連接鉸鏈14,電鉆16的鉆頭上設(shè)置有限位傳感器21和速度傳感器22;

[0051] 定位探測機(jī)構(gòu)15包括安裝在安裝架12底板上的L形定位探測安裝座15?1和與L形定位探測安裝座15?1配合的電動(dòng)門15?2,L形定位探測安裝座15?1上安裝有用于識(shí)別安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記的高清攝像頭15?3和用于與安裝在隧道內(nèi)側(cè)壁上的孔位標(biāo)記配合的激光定位模塊15?4,激光定位模塊15?4安裝在主油缸10長度方向的中心線的延伸線上,高清攝像頭15?3靠近激光定位模塊15?4且位于激光定位模塊15?4的旁側(cè),電鉆微調(diào)器17包括安裝在安裝架12頂板底部的絲桿導(dǎo)軌17?1和用于帶動(dòng)絲桿導(dǎo)軌17?1轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)模塊17?2,絲桿導(dǎo)軌17?1所在直線與激光定位模塊15?4的探測射線垂直相交;

[0052] 液壓控制箱5通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)6安裝在控制支撐箱4上,中心支撐軸7通過旋轉(zhuǎn)盤8安裝在液壓控制箱5上,所述控制支撐箱4內(nèi)設(shè)置有電子線路板和供電電源19,所述電子線路板上集成有主控制器30、電源轉(zhuǎn)換模塊20和與主控制器30連接的存儲(chǔ)器25,所述液壓控制箱5內(nèi)設(shè)置有液壓站29,主油缸10和傾角調(diào)整油壓缸13均與所述液壓站29連接,履帶車底盤3、電鉆16、限位傳感器21、速度傳感器22、電動(dòng)門15?2、高清攝像頭15?3、激光定位模塊

15?4、液壓站29和伺服電機(jī)模塊17?2均與主控制器30連接。

[0053] 需要說明的是,通過設(shè)置履帶車底盤3實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)沿隧道長度方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對鉆孔的粗對準(zhǔn),承載力大,減少人工輔助移動(dòng)鉆孔機(jī),為實(shí)現(xiàn)隧道全自動(dòng)鉆孔提供基礎(chǔ),便于推廣使用,通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)6實(shí)現(xiàn)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn),在履帶車底盤3確定位置的基礎(chǔ)上,保證鉆孔機(jī)移動(dòng)控制對象少,快速的實(shí)現(xiàn)鉆孔進(jìn)一步對準(zhǔn),控制簡單,可靠穩(wěn)定,使用效果好,通過傾角調(diào)整油壓缸13和主油缸10的配合,實(shí)現(xiàn)對鉆孔的微觀精細(xì)對準(zhǔn),省力精確,節(jié)約勞動(dòng)力,降低安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,避免人工作業(yè)吸入大量灰塵,減少對施工人員身體健康的損害和不必要的人員傷害,中心支撐軸7的頂端安裝有橫軸9的目的是實(shí)現(xiàn)主油缸10的位置調(diào)整,當(dāng)主油缸10不工作時(shí),可將主油缸10調(diào)整到控制支撐箱4和液壓控制箱5沿隧道移動(dòng)的前端或后端,避免隧道側(cè)壁對電鉆16的損壞,當(dāng)主油缸10工作時(shí),可將主油缸10調(diào)整到控制支撐箱4和液壓控制箱5沿隧道移動(dòng)的左端或右端,如圖2所示。安裝座11固定套裝在主油缸10的柱塞端,為安裝架12的轉(zhuǎn)動(dòng)提供支撐力,安裝架12鉸接在主油缸10的柱塞端同時(shí)安裝座11和安裝架12的底座之間安裝有連接鉸鏈14,便于傾角調(diào)整油壓缸13拉伸安裝架12時(shí),安裝架12的自由轉(zhuǎn)動(dòng),靈活巧妙,定位探測機(jī)構(gòu)15利用高清攝像頭查找孔位標(biāo)記,采用激光定位模塊利用激光沿直線傳播的原理確定目標(biāo)孔位標(biāo)記,保證電鉆與隧道內(nèi)壁的垂直度,滿足電鉆工作的需求,電鉆16的鉆頭上設(shè)置有限位傳感器21和速度傳感器22的目的是通過鉆孔深度和鉆孔速度確定鉆孔質(zhì)量,避免鉆孔機(jī)在非正常狀態(tài)下工作或鉆出非正常的孔,工作可靠性高。

[0054] 實(shí)際使用時(shí),L形定位探測安裝座15?1與電動(dòng)門15?2配合,實(shí)現(xiàn)對高清攝像頭15?3和激光定位模塊15?4的保護(hù),避免隧道惡劣的環(huán)境對高清攝像頭15?3和激光定位模塊15?4的損壞,延長高清攝像頭15?3和激光定位模塊15?4的使用壽命,激光定位模塊15?4安裝在主油缸10長度方向的中心線的延伸線上的目的是幫助電鉆16確定鉆孔位置,當(dāng)激光定位模塊15?4探測鉆孔位置時(shí),電鉆微調(diào)器17將電鉆16移開,避免遮擋激光定位模塊15?4工作;當(dāng)激光定位模塊15?4確定鉆孔位置時(shí),電鉆微調(diào)器17將電鉆16退回至激光定位模塊15?4前端,提高主油缸10和電鉆16的工作效率。[0055] 本實(shí)施例中,還包括除塵機(jī)構(gòu),所述除塵機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在地面的集塵箱2和安裝在集塵箱2內(nèi)的吸風(fēng)式集塵器26,吸塵管18的一端安裝在安裝架12的頂板上且朝向電鉆16,吸塵管18的另一端伸入至集塵箱2與吸風(fēng)式集塵器26連通,集塵箱2的底板上安裝有壓力傳感器23,集塵箱2的箱體上安裝有提示器24,壓力傳感器23和提示器24均與主控制器30連接。[0056] 需要說明的是,除塵機(jī)構(gòu)及時(shí)的吸去電鉆16鉆孔產(chǎn)生的粉塵,保證隧道內(nèi)的能見度,確保高清攝像頭15?3工作環(huán)境清晰可見,為隧道內(nèi)施工人員營造一個(gè)良好的工作環(huán)境,集塵箱2的底板上設(shè)置壓力傳感器23的目的是利用壓力傳感器23實(shí)時(shí)采集集塵箱2內(nèi)粉塵重量,當(dāng)壓力傳感器23采集的集塵箱2內(nèi)粉塵重量超過粉塵重量閾值時(shí),更換集塵箱2,保證鉆孔機(jī)的持續(xù)工作,集塵箱2的箱體上安裝有提示器24的目的是當(dāng)壓力傳感器23采集的集塵箱2內(nèi)粉塵重量超過粉塵重量閾值時(shí),利用提示器24自動(dòng)提示施工人員,自動(dòng)化程度高,減少施工人員的工作量。[0057] 本實(shí)施例中,所述液壓控制箱5內(nèi)還設(shè)置有用于帶動(dòng)中心支撐軸7隨旋轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng)的第一電機(jī)模塊27和用于帶動(dòng)橫軸9轉(zhuǎn)動(dòng)的第二電機(jī)模塊28,所述第一電機(jī)模塊27和第二電機(jī)模塊28均與主控制器30連接。[0058] 本實(shí)施例中,所述平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)6包括用于推動(dòng)液壓控制箱5沿隧道1長度方向移動(dòng)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于推動(dòng)液壓控制箱5沿隧道1寬度方向移動(dòng)的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓油缸或均為絲桿螺母機(jī)構(gòu)。[0059] 本實(shí)施例中,所述主油缸10繞橫軸9轉(zhuǎn)過的角度為240°,中心支撐軸7繞旋轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)過的角度為360°。[0060] 需要說明的是,主油缸10繞橫軸9轉(zhuǎn)過的角度為240°,覆蓋范圍大,涵蓋了人力不容易鉆孔的高度區(qū)域。[0061] 本實(shí)施例中,所述電鉆16為博世B8四坑3系電錘鉆頭。[0062] 需要說明的是,電鉆16采用博世B8四坑3系電錘鉆頭的目的是直接鉆斷隧道內(nèi)鋼筋,無需探測隧道內(nèi)鋼筋的存在,減少鉆孔的障礙。[0063] 如圖6所示的一種隧道自動(dòng)鉆孔的方法,包括以下步驟:[0064] 步驟一、布置孔位標(biāo)記:沿隧道1長度方向在隧道1內(nèi)壁上按照設(shè)計(jì)需求進(jìn)行所述孔位標(biāo)記的布置;[0065] 步驟二、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道區(qū)段的自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤3沿隧道1長度方向移動(dòng),對需鉆孔的隧道1進(jìn)行分段鉆孔;分段鉆孔過程中,對需鉆孔的隧道區(qū)段的鉆孔方法均相同;[0066] 需鉆孔的隧道區(qū)段為鉆孔機(jī)的履帶車底盤3在不動(dòng)的情況下電鉆16所能涉及的隧道內(nèi)壁區(qū)域;[0067] 對需鉆孔的隧道區(qū)段進(jìn)行鉆孔時(shí),過程如下:[0068] 步驟201、履帶車底盤對鉆孔的粗對準(zhǔn):鉆孔機(jī)沿隧道1長度方向運(yùn)行,中心支撐軸7隨旋轉(zhuǎn)盤8轉(zhuǎn)動(dòng),使主油缸10的中軸線位于隧道1斷面內(nèi),鉆孔機(jī)利用履帶車底盤3移動(dòng)至需鉆孔的隧道區(qū)段,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔粗對準(zhǔn);

[0069] 步驟202、平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn):利用平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)6調(diào)節(jié)液壓控制箱5在控制支撐箱4的位置,進(jìn)而調(diào)節(jié)主油缸10帶動(dòng)電鉆16指向隧道1內(nèi)壁一斷面,實(shí)現(xiàn)隧道鉆孔細(xì)對準(zhǔn);[0070] 所述平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)6包括用于推動(dòng)液壓控制箱5沿隧道1長度方向移動(dòng)的第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于推動(dòng)液壓控制箱5沿隧道1寬度方向移動(dòng)的第二移動(dòng)機(jī)構(gòu),所述第一移動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述第二移動(dòng)機(jī)構(gòu)均為液壓油缸或均為絲桿螺母機(jī)構(gòu);[0071] 步驟203、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的識(shí)別:液壓站29調(diào)節(jié)傾角調(diào)整油壓缸13,使傾角調(diào)整油壓缸13長度與連接鉸鏈14長度一致,實(shí)現(xiàn)電鉆16與主油缸10平行,液壓站29控制主油缸10延伸,使主油缸10帶動(dòng)電鉆16靠近隧道內(nèi)壁,當(dāng)電鉆16的前端與隧道內(nèi)壁之間的距離達(dá)到第一距離閾值α?xí)r,主油缸10停止延伸,縮小高清攝像頭15?3采集圖像的視角范圍,主控制器30控制伺服電機(jī)模塊17?2工作,實(shí)現(xiàn)電鉆16沿絲桿導(dǎo)軌17?1的移動(dòng),使電鉆16偏離主油缸10中軸線所在直線,然后主控制器30控制電動(dòng)門15?2打開,使高清攝像頭15?

3工作,利用主油缸10繞橫軸9轉(zhuǎn)動(dòng),高清攝像頭15?3采集隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記圖像并進(jìn)行孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,其中,α的單位為cm;

[0072] 本實(shí)施例中,所述主控制器30為PLC模塊。[0073] 步驟204、隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn):當(dāng)高清攝像頭15?3采集隧道內(nèi)壁一斷面上一個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),主控制器30控制激光定位模塊15?4工作,當(dāng)激光定位模塊15?4直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊15?4探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);當(dāng)激光定位模塊15?4直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊15?4探測的距離不在第二距離閾值β范圍內(nèi)時(shí),液壓站29控制傾角調(diào)整油壓缸13調(diào)節(jié)激光定位模塊15?4角度直至激光定位模塊15?4直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊

15?4探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);

[0074] 當(dāng)高清攝像頭15?3同時(shí)采集隧道內(nèi)壁一斷面上多個(gè)孔位標(biāo)記圖像時(shí),選擇圖像像素?cái)?shù)量最大的孔位標(biāo)記圖像作為目標(biāo)孔位標(biāo)記對應(yīng)的孔位標(biāo)記圖像,利用激光定位模塊15?4直線對準(zhǔn)目標(biāo)孔位標(biāo)記,液壓站29控制傾角調(diào)整油壓缸13調(diào)節(jié)激光定位模塊15?4角度直至激光定位模塊15?4直線對準(zhǔn)該孔位標(biāo)記且激光定位模塊15?4探測的距離在第二距離閾值β范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上孔位標(biāo)記的精對準(zhǔn);

[0075] 步驟205、隧道內(nèi)壁一斷面上精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記的鉆探:主控制器30控制電動(dòng)門15?2關(guān)閉,使高清攝像頭15?3停止工作,主控制器30控制伺服電機(jī)模塊17?2工作,實(shí)現(xiàn)電鉆

16沿絲桿導(dǎo)軌17?1的移動(dòng),使電鉆16恢復(fù)至主油缸10中軸線所在直線,然后開啟電鉆16,液壓站29控制主油缸10延伸,使主油缸10帶動(dòng)電鉆16靠近精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記,電鉆16對精對準(zhǔn)后的孔位標(biāo)記所在位置進(jìn)行鉆探,同時(shí)利用除塵機(jī)構(gòu)對電鉆16鉆探產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行吸塵;

[0076] 所述除塵機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在地面的集塵箱2和安裝在集塵箱2內(nèi)的吸風(fēng)式集塵器26,吸塵管18的一端安裝在安裝架12的頂板上且朝向電鉆16,吸塵管18的另一端伸入至集塵箱2與吸風(fēng)式集塵器26連通,集塵箱2的底板上安裝有壓力傳感器23,集塵箱2的箱體上安裝有提示器24,壓力傳感器23和提示器24均與主控制器30連接;

[0077] 步驟206、判斷鉆孔深度是否到位:利用限位傳感器21采集電鉆16進(jìn)行鉆探過程中鉆孔的深度,當(dāng)鉆孔深度到位時(shí),主油缸10回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆16退出鉆孔,執(zhí)行步驟208;當(dāng)鉆孔深度未到位時(shí),執(zhí)行步驟207;

[0078] 步驟207、判斷鉆孔速度是否異常:在存儲(chǔ)器25中存儲(chǔ)鉆孔速度閾值區(qū)間,利用速度傳感器22采集電鉆16進(jìn)行鉆探過程中鉆孔速度,當(dāng)鉆孔速度在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度正常,執(zhí)行步驟205;當(dāng)鉆孔速度不在速度閾值區(qū)間內(nèi)時(shí),鉆孔速度異常,執(zhí)行步驟四;[0079] 本實(shí)施例中,所述電鉆16為博世B8四坑3系電錘鉆頭;步驟207中所述鉆孔速度閾值區(qū)間為 。[0080] 步驟208、集塵箱內(nèi)粉塵重量的監(jiān)測:利用壓力傳感器23實(shí)時(shí)采集集塵箱2內(nèi)粉塵重量,當(dāng)壓力傳感器23采集的集塵箱2內(nèi)粉塵重量超過粉塵重量閾值時(shí),更換集塵箱2,保證鉆孔機(jī)的持續(xù)工作;[0081] 步驟209、控制主油缸10繞橫軸9轉(zhuǎn)動(dòng),改變高清攝像頭15?3的角度對隧道內(nèi)壁一斷面上另一孔位標(biāo)記的孔位標(biāo)記圖像識(shí)別,循環(huán)步驟203,實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)壁一斷面上全部孔位標(biāo)記的識(shí)別及對應(yīng)孔位的鉆探;[0082] 步驟三、鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔:鉆孔機(jī)利用履帶車底盤3沿隧道1長度方向移動(dòng)至需鉆孔的下一個(gè)隧道區(qū)段,循環(huán)步驟二,實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)進(jìn)行隧道自動(dòng)鉆孔;[0083] 步驟四、故障排查:當(dāng)鉆孔速度小于鉆孔速度閾值下限值時(shí),說明電鉆16的鉆頭已磨損,主油缸10回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆16退出鉆孔,對電鉆16的鉆頭進(jìn)行更換維修;當(dāng)鉆孔速度大于鉆孔速度閾值上限值時(shí),說明電鉆16鉆空,主油缸10回縮,進(jìn)而帶動(dòng)電鉆16退出鉆孔,施工人員對該鉆孔位置的隧道內(nèi)壁進(jìn)行補(bǔ)漏維護(hù)。[0084] 本發(fā)明使用時(shí),通過履帶車底盤實(shí)現(xiàn)鉆孔機(jī)沿隧道長度方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)對鉆孔的粗對準(zhǔn),承載力大,通過平面移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對鉆孔的細(xì)對準(zhǔn),控制簡單,通過傾角調(diào)整油壓缸和主油缸的配合,實(shí)現(xiàn)對鉆孔的微觀精細(xì)對準(zhǔn),省力精確,節(jié)約勞動(dòng)力,降低安全風(fēng)險(xiǎn)和施工難度,避免人工作業(yè)吸入大量灰塵,減少對施工人員身體健康的損害和不必要的人員傷害,使用效果好。[0085] 以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對本發(fā)明作任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。



聲明:
“隧道自動(dòng)鉆孔機(jī)及方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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