适用于目标体表面变形检测的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种变形测量装置，特别是涉及一种适用于目标体表面变形检测 的装置。
【背景技术】
[0002] 在工程检测领域，经常需要对目标体表面进行变形测量。随着高速公路或铁路、城 市轨道交通工程日益增加，隧道工程的运用越来越多，而隧道在施工过程中工程要求高，尤 其是在施工工艺、支护要求和变形方面有非常严格的要求。隧道的变形监测与控制是隧道 施工过程和后续隧道维护过程中非常重要的内容，如何精确地检测隧道变形是工程人员一 直关心的热点及难点。
[0003] 隧道变形检测主要包括三个方面：隧道顶部的沉降、隧道侧边的收敛及隧道路面 的变形。申请号为201410287234. 9的实用新型专利公开了一种基于角度量测的轨道沉降 自动测量装置，该装置通过测量小车在隧道轨道上行走，利用小车上的角度传感器测得的 倾角值计算获取轨道的沉降情况，该方法实现了轨道变形的无盲区检测，但是该方法通过 角度值计算高程值，以高程值计算沉降的高度差，这种算法存在累计误差大的缺陷。此外， 该方法也只能适用于隧道路面变形的检测，无法实现隧道顶部沉降及侧边收敛的检测。
[0004] 利用爬行机器人和上述专利所提供的角度测量方案可以实现隧道顶部沉降及侧 边收敛的检测，然而，传统爬行机器人并无法保证检测器与隧道顶或侧边表面的完美贴合， 也就是说检测器检测到的结果并不能完全客观地反映目标体表面的变形，测量误差较大。 同时，爬行机器人在吸在隧道顶部进行测量时容易掉落，存在巨大的安全隐患。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于目标体表面变形检 测的装置，无论待测目标体的表面是顶部表面、侧面还是底面，均可确保检测器在检测目标 体表面变形过程中与被测目标体表面紧密接触、贴合，提高检测精度。
[0006] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：适用于目标体表面变形检测的 装置，包括检测器和辅助体，检测器设置于目标体表面，所述的辅助体用于推压检测器使检 测器在检测目标体的表面变形过程中与被测目标体表面紧密接触。
[0007] 所述的目标体表面为顶部表面，辅助体包括固定轨道、滚轮支架、驱动电机、拉伸 装置和横梁，驱动电机通过轴承固定安装在滚轮支架的内侧板上，驱动电机的输出轴上固 定安装有与固定轨道相匹配的第一滚轮，第一滚轮设置于固定轨道一侧的轨道上，固定轨 道的另一侧轨道上设置有第二滚轮，第二滚轮通过中心轴固定安装在滚轮支架的外侧板 上，滚轮支架的底部通过第一连接件与横梁的始端铰接，横梁的末端与第二连接件的底端 铰接，检测器安装于第二连接件的顶端；所述滚轮支架内侧板的外壁上设置有第一铰销， 横梁的末端设置有第二铰销，拉伸装置的一端挂接在第一铰销上、另一端挂接在第二铰销 上。
[0008] 所述的目标体表面为顶部表面，辅助体包括固定轨道、滚轮支架、驱动电机、压缩 装置和横梁，驱动电机通过轴承固定安装在滚轮支架的内侧板上，驱动电机的输出轴上固 定安装有与固定轨道相匹配的第一滚轮，第一滚轮设置于固定轨道一侧的轨道上，固定轨 道的另一侧轨道上设置有第二滚轮，第二滚轮通过中心轴固定安装在滚轮支架的外侧板 上，滚轮支架的底部与横梁的始端固定连接，压缩装置的一端固定安装在横梁的末端，检测 器固定安装于压缩装置的另一端。
[0009] 所述的目标体表面为顶部表面，辅助体包括固定轨道、滚轮支架、驱动电机、横梁 及互斥组件，互斥组件由互为排斥的第一部件、第二部件组成；驱动电机通过轴承固定安装 在滚轮支架的内侧板上，驱动电机的输出轴上固定安装有与固定轨道相匹配的第一滚轮， 第一滚轮设置于固定轨道一侧的轨道上，固定轨道的另一侧轨道上设置有第二滚轮，第二 滚轮通过中心轴固定安装在滚轮支架的外侧板上，滚轮支架的底部与横梁的始端固定连 接，第一部件固定安装在横梁末端的上侧，第二部件固定安装在检测器的下侧。
[0010] 所述的目标体表面为侧面，辅助体包括固定轨道、驱动电机、压缩装置和横梁，驱 动电机通过轴承固定安装在横梁上，驱动电机的输出轴上固定安装有与固定轨道相匹配的 滚轮，压缩装置的一端固定安装在横梁上，另一端固定安装在检测器上。
[0011] 所述的目标体表面为底部表面，辅助体包括固定轨道、滚轮支架、驱动电机、压缩 装置和横梁，驱动电机通过轴承固定安装在滚轮支架的内侧板上，驱动电机的输出轴上固 定安装有与固定轨道相匹配的第一滚轮，第一滚轮设置于固定轨道一侧的轨道上，固定轨 道的另一侧轨道上设置有第二滚轮，第二滚轮通过中心轴固定安装在滚轮支架的外侧板 上，滚轮支架的顶部与横梁的始端固定连接，压缩装置的一端固定安装在横梁的末端，检测 器固定安装于压缩装置的另一端。
[0012] 所述的检测器中设置有倾角传感器、距离检测组件、摄像或位置传感器。
[0013] 所述检测器的两端伸出有两侧壁，两侧壁之间安装有滚轮，检测器通过滚轮在目 标体表面行走。
[0014] 所述的检测器与目标体表面接触的一侧设置有至少两个滚轮，检测器通过滚轮在 目标体表面行走。
[0015] 所述检测器的底部设置有滑块，检测器通过滑块在目标体表面滑行。
[0016] 所述的检测器中设置有微处理器，在待测目标体表面等间距设置多个标记点，任 意两个标记点之间，采集第一组标准数据，记录检测器经过两个标记点之间时采集到的 倾角数据构成矩阵A[n];采集第二组变形数据，记录变形后检测器经过两个标记点之间 时采集到的倾角数据构成矩阵B[n];将矩阵A[n]和矩阵B[n]作定积分运算，公式如下： f/(X)Ck，再将结果取绝对值，得到两组离散点组成的图形面积，进而得到目标体表面变 Ja 形量。
[0017] 本实用新型的有益效果是：
[0018] 1)无论待测目标体的表面是顶部表面、侧面还是底面，均可在确保检测器与被测 目标体表面紧密贴合的基础上，不会因辅助体给检测器的压力过大而导致目标体表面的额 外变形，提高了检测精度，且可削弱风力、抖动等外因对检测器的影响；
[0019] 2)在测量隧道顶部沉降变形时，检测器不会因自身重力的原因而掉落，提高了检 测施工安全性。
[0020] 3)检测器从被测目标体表面走一遍即可实现无盲区检测，不再需要设置众多点位 的传感器，大大节约了检测成本。
[0021] 4)在待测目标体表面等间距设置多个标记点，可以实现任意两个标记点之间的表 面变形检测。
[0022] 5)采用波形截面积算法来计算变形量，计算准确度高。
【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
[0024] 图2为图1中另一种检测器结构的示意图；
[0025] 图3为本实用新型实施例2的结构示意图；
[0026] 图4为本实用新型实施例3的结构示意图；
[0027] 图5为本实用新型实施例4的结构示意图；
[0028] 图6为本实用新型实施例5的结构示意图；
[0029] 图7为第一组标准数据离散信号波形图；
[0030] 图8为第二组变形数据离散信号波形图；
[0031] 图9为两组离散点组成的图形面积示意图；
[0032] 图中，1-检测器，2-第二滚轮，3-目标体，4-固定轨道，5-滚轮支架，6-驱动电机， 7_拉伸装置，8-第一滚轮，9-第一连接件，10-横梁，11-第二连接件，12-第一铰销，13-第 二铰销，14-压缩装置，15-第一部件，16-第二部件。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围 不局限于以下所述。
[0034] 适用于目标体表面变形检测的装置，包括检测器1和辅助体，检测器1设置于目标 体3表面，所述的辅助体用于推压检测器1使检测器1在检测目标体3的表面变形过程中 与被测目标体3表面紧密接触。
[0035] 目标体3的表面可以是顶部表面（如隧道顶部）、侧面（如隧道两侧）或底面（如 隧道路面）。
[0036] 【实施例1】如图1所示，所述的目标体3表面为顶部表面，辅助体包括工形的悬挂 式固定轨道4、U型的滚轮支架5、驱动电机6、拉伸装置7和横梁10,驱动电机6通过轴承 固定安装在U型的滚轮支架5的内侧板上，驱动电机6的输出轴上固定安装有与工形的悬 挂式固定轨道4相匹配的第一滚轮8,第一滚轮8设置于工形的悬挂式固定轨道4 一侧的轨 道上，工形的悬挂式固定轨道4的另一侧轨道上设置有第二滚轮2,第二滚轮2通过中心轴 固定安装在U型的滚轮支架5的外侧板上，U型的滚轮支架5的底部通过第一连接件9与 横梁10的始端铰接，横梁10的末端与第二连接件11的底端铰接，检测器1安装于第二连 接件11的顶端；所述U型的滚轮支架5内侧板的外壁上设置有第一铰销12,横梁10的末 端设置有第二铰销13,拉伸装置7的一端挂接在第一铰销12上、另一端挂接在第二铰销13 上。拉伸装置可采用弹簧、橡皮筋等材料，拉伸装置一直处于拉伸状态，其回复力作用使检 测器1压紧于目标体3的表面，但这个回复力不宜过大，特别是对于软质目标体表面，不能 因该回复力过大而导致目标体表面的额外变形。
[0037] 检测器1上可安装滚轮，滚轮的数量可以是一个或多个。如图1所示，所述检测器 1的两端伸出有两侧壁，两侧壁之间安装有滚轮，检测器1通过滚轮在目标体表面行走。如 图2所示，所述的检测器1与目标体3表面接触的一侧设置有至少两个滚轮，检测器1通过 滚轮在目标体表面行走。检测器1的底部也可设置滑块，检测器1通过滑块在目标体3表 面滑行，为了使目标体3的表面更光滑，提高测量精度，可以在目标体3的表面铺设一层变 形条或刷一层油漆。
[0038] 【实施例2】如图3所示，所述的目标体3表面为顶部表面，辅助体包括工形的悬挂 式固定轨道4、U型滚轮支架5、驱动电机6、压缩装置14和L型横梁10,驱动电机6通过轴 承固定安装在U型滚轮支架5的内侧板上，驱动电机6的输出轴上固定安装有与工形的悬 挂式固定轨道4相匹配的第一滚轮8,第一滚轮8设置于工形悬挂式固定轨道4 一侧的轨 道上，工