阅读说明：本技术 测斜装置 (Inclination measuring device ) 是由 梁健 廖彦程 刘金德 陈展壮 曾海洋 于 2020-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种测斜装置,包括控制模块、机架,还包括与所述控制模块连接的且固定于所述机架内的测斜仪、收放线模块、绕线模块、换向模块和清洗模块,所述清洗模块通过轴承与测试管连接,所述测斜仪位于所述测试管的内部,且所述测斜仪可在所述清洗模块、所述测试管的内部上下移动,所述收放线模块用于实现导线的自动收放,所述绕线模块用于将收起的线排列整齐,所述换向模块用于侧孔正反两面的测斜数据采集,通过收放线模块、绕线模块、换向模块和清洗模块之间的相互作用,实现测斜仪的全自动、高效率作业的目的。(The invention discloses an inclinometer, which comprises a control module, a rack, an inclinometer, a wire winding module, a reversing module and a cleaning module, wherein the inclinometer, the wire winding module, the reversing module and the cleaning module are connected with the control module and fixed in the rack, the cleaning module is connected with a test tube through a bearing, the inclinometer is positioned in the test tube and can move up and down in the cleaning module and the test tube, the wire winding module is used for realizing automatic winding and unwinding of a lead, the wire winding module is used for arranging the wound wires in order, the reversing module is used for acquiring the inclinometer data on the front side and the back side of a side hole, and the purpose of full-automatic and high-efficiency operation of the inclinometer is realized through the interaction among the wire winding module, the reversing module and the cleaning module.)

测斜装置

技术领域

本发明涉及一种机械技术领域，特别是涉及一种测斜装置。

背景技术

在工程施工过程中，如果不使用测斜仪，就无法判断施工过程中土体的偏移量和岩土层下方是否发生断裂、断层。在土体发生位移时，建筑物如果仍在修建，当建筑物重量超过土体所能承受的最大重量时，就会发生塌方、建筑倾斜、地下管道破裂等危险。

随着我国基建规模的不断扩大，传统测斜及测斜手段仪已经不能满足现代生产的需求，其主要体现在以下几方面：(1)成本高，

(2)效率低，(3)检测误差大，(4)受环境影响大，(5)数据安全性差，(6)数据状态无法实时反馈。

因此，设计一种全自动高效率的测斜装置是具有重要意义的。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种测斜装置，能够实现测斜仪的全自动、高效率作业。

本发明的目的通过下述技术方案实现：包括控制模块和机架，还包括与所述控制模块连接的且固定于所述机架内的测斜仪、收放线模块、绕线模块、换向模块和清洗模块，所述清洗模块通过轴承与测试管连接，所述测斜仪位于所述测试管的内部，且所述测斜仪可在所述清洗模块、所述测试管的内部上下移动，所述绕线模块位于所述机架的内部上方，所述换向模块位于所述机架的内部下方，所述收放线模块位于所述换向模块的一侧，所述换向模块位于所述清洗模块的下方；

所述收放线模块用于实现导线的自动收放，所述绕线模块用于将收起的线排列整齐，所述换向模块用于测孔正反两面的测斜数据采集，所述清洗模块用于测斜仪的清洗。

进一步地，收放线模块包括第一伺服电机、减速器、安装架、排线器、集线轮、绕线套筒和转轴组件，所述减速器位于所述第一伺服电机的侧边，所述伺服电机和所述减速器均位于所述安装架上，所述绕线套筒的周边设有滑台组件和排线器，所述绕线套筒的侧边设有集线轮和传动组件，所述转轴组件和所述传动组件连接。

进一步地，所述传动组件包括同步轮和围绕所述同步轮转动的同步带；

所述转轴组件包括轴承座和转轴；

所述滑台组件包括滑台架和滑台坐，所述滑台坐可以在所述滑台架上滑动。

进一步地，绕线模块包括测线轮、导线轮、安装板、压力梁、安装架、编码器、称重传感器和压力安装板，所述测线轮和所述导线轮均固定于所述安装板的侧边，所述安装架位于所述安装板的上方，所述安装架的两边各设有一个压力梁，两个所述压力梁的中间设有编码器，所述编码器的下方设有称重传感器，所述称重传感器通过所述压力安装板与所述安装板连接。

进一步地，所述导线轮的数量为三个，且三个所述导线轮均位于所述测线轮的下方。

进一步地，所述换向模块包括从上往下依次设置的换向定位块、换向动架、回转职称外圈、换向架安装板和换向架导向头，所述换向架安装板的侧边连接换向电机安装架的一端，所述换向电机安装架的另一端与第二伺服电机连接，所述第二伺服电机固定于所述换向动架上。

进一步地，所述清洗模块包括转向单元，所述转向单元包括套管组件，所述套管组件包括上下连通的外套管和设于所述外套管内部的内套管，所述外套管和所述内套管均为圆柱形，且表面均开设有若干圆孔；

当处于非清洗状态时，所述外套管的圆孔与所述内套管的圆孔不连通；

当处于清洗状态时，所述外套管的圆孔与所述内套管的圆孔连通。

进一步地，所述清洗模块还包括清洗套，所述清洗套的内部两侧纵向且相对设有入水槽和出水槽，所述入水槽和所述出水槽均设有若干流水孔。

进一步地，所述转向单元的上表面设有通孔和注水孔，所述注水孔与所述外套管的顶部连接；

所述通孔位于所述转向单元的中心，用于放置活塞，所述活塞是由磁铁材料制成的；

所述转向单元的下表面还设有出水孔。

进一步地，所述供电模块包括太阳能控制器、太阳能电池组。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

本发明所述的测斜装置，包括控制模块、机架，还包括与所述控制模块连接的且固定于所述机架内的测斜仪、收放线模块、绕线模块、换向模块和清洗模块，所述清洗模块通过轴承与测试管连接，所述测试管的内部设有测斜仪，且所述测斜仪可在所述清洗模块、所述测试管的内部上下移动，所述收放线模块用于实现导线的自动收放，所述绕线模块用于将收起的线排列整齐，所述换向模块用于侧孔正反两面的测斜数据采集，所述清洗模块用于测斜仪的清洗，通过收放线模块、绕线模块、换向模块和清洗模块之间的相互作用，实现测斜仪的全自动、高效率作业的目的。

附图说明

图1是本发明实施例测斜装置的主视图；

图2是本发明实施例收放线模块的结构示意图；

图3是本发明实施例绕线模块的结构示意图；

图4是本发明实施例换向模块的结构示意图；

图5是本发明实施例测斜仪的结构示意图；

图6是本发明实施例测斜仪和清洗模块的结构示意图；

图7是本发明实施例转向单元的结构示意图；

图8是本发明实施例清洗套的剖视图。

其中，本发明实施例中：1、第一伺服电机；2、减速器；3、安装架；4、同步轮；5、滑台架；6、滑台坐；7、排线器；8、集线轮；9、绕线套筒；10、同步轮；11、同步带；12、轴承座；13、转轴；14、测线轮；15、导线轮；16、安装板；17、压力梁；18、安装架；19、编码器；20、称重传感器；21、压力安装板；22、换向定位块；23、换向动架；24、第二伺服电机；25、回转职称外圈；26、小齿轮；27、换向电机安装架；28、换向架安装板；29、换向架导向头；30、测试管；31、轴承；32、测斜仪；33、滑轮；34、套管组件；35、清洗套；36、入水槽；37、出水槽；38、流水孔；39、通孔；40、注水孔；41、出水孔；42、转向单元；43、机架；44、收放线模块；45、绕线模块；46、清洗模块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1至图6所示，本发明优选实施例的一种，包括控制模块和机架43，还包括与控制模块连接的且固定于机架43内的测斜仪32、收放线模块44、绕线模块45、换向模块和清洗模块46，清洗模块46通过轴承31与测试管30连接，测斜仪32位于测试管30的内部，并且，测斜仪32可以在清洗模块46、测试管30的内部上下移动。绕线模块45位于机架43的内部上方，换向模块位于机架43的内部下方，收放线模块44位于换向模块的一侧，换向模块位于清洗模块46的下方。其中，收放线模块44用于实现导线的自动收放，绕线模块45用于将收起的线排列整齐，换向模块用于测孔正反两面的测斜数据采集，清洗模块46用于测斜仪32的清洗。本发明通过一套智能的自动化检测平台，将测斜探头自动送入测孔中，达到自动放线测量的效果，自动判断探头是否到底，自动进行转向检测，然后自动把数据上传至云平台进行智能化统计分析，可达到加强数据保密性及数据实时更新的效果，而检测数据及状态的同时还能通过远程监控，达到无人值守，自动检测，智能预报的效果。

在本实施例中，收放线模块44的功能是完成导线的自动收放。具体的，收放线模块44包括第一伺服电机1、减速器2、安装架3、同步轮4、滑台架5、滑台坐6、排线器7、集线轮8、绕线套筒9、同步轮10、同步带11、轴承座12和转轴13。收放线模块44的工作流程具体如下：安装在安装架3上的第一伺服电机1通过同步带11带动同步轮10转动，从而带动轴承座12上的转轴13转动。

具体的，绕线模块45包括测线轮14、导线轮15、安装板16、压力梁17、安装架18、编码器19、称重传感器20、压力安装板21。该模块的功能是记录收放线的长度，并控制探头的升降。

绕线模块45的工作流程具体如下：导线从相邻的两个导线轮15中间穿入，环绕测线轮14一圈后从另一边相邻的导线轮15穿出，同时安装在编码器安装架上的编码器19记录测线轮转动的圈数，随着测线轮14转动的圈数不断增加，压力梁17的受力也不断增加，同时安装在压力安装板21上的称重传感器20受到的压力也不断增大，当测斜探头触碰到底端的瞬间，称重传感器20受到的压力会有所减少，当终端收到称重传感器20数值减少的信号时就会停止导线的下放。

另外，换向模块包括换向定位块22、换向动架23、第二伺服电机24、回转职称外圈25、小齿轮26、换向电机安装架27、换向架安装板28、换向架导向头29。换向模块的功能是使测斜探头精准无误地旋转180°，测量测孔的另一面数据。

换向模块的具体工作流程如下：以换向架导向头29为整体的支撑，在这个架子上方安装一个换向架安装板28，用一个回转职称内圈来固定安装板16和换向架导向头29，且为回转职称外圈25支撑起一定高度，方便旋转；回转职称外圈25安装在回转职称内圈正上方，且与换向动架23通过螺钉连接在一起，形成联动；而换向动架23又与换向定位块22通过螺钉连接在一起，形成联动；在安装板16旁边装一个换向电机安装架27，上方再装一个第二伺服电机24和一个小齿轮，小齿轮紧靠着外圈，形成联动。当第二伺服电机24转动小齿轮时，小齿轮带动外圈反方向旋转，外圈反向旋转时带动定位块运动，定位块内部固定着一个探管，探管里面固定着测斜探头，当定位块转动，探管就跟着转动，内部探头跟着探管旋转起来。

在本发明所述的测斜装置中，清洗模块46包括转向单元42和清洗套35。如图7所示，转向单元42包括套管组件34，套管组件34包括上下连通的外套管和设于外套管内部的内套管，外套管和内套管均为圆柱形，且表面均开设有若干圆孔。当处于非清洗状态时，外套管的圆孔与内套管的圆孔不连通；当处于清洗状态时，外套管的圆孔与内套管的圆孔连通。在本实施例中，转向单元42优选为圆柱体，且转向单元42的上表面设有通孔39和注水孔40，注水孔40与外套管的顶部连接；通孔39位于转向单元42的中心，用于放置活塞，活塞是由磁铁材料制成的；转向单元42的下表面还设有出水孔41。

如图8所示，清洗套35的内部两侧纵向且相对设有入水槽36和出水槽37，入水槽36和出水槽37均设有若干流水孔38。另外，清洗套35的内部中间横向且相对设有若干第一连接槽和若干第二连接槽，第一连接槽与入水槽36连通，第二连接槽与出水槽37连通，流水孔38与第一连接槽、第二连接槽为同一水平线。当对测斜仪32进行清洗时，注水后，水流从入水槽36流入，经过流水孔38、第一连接槽、第二连接槽，最后从出水槽37排出。

为了更好的实现测斜仪32的上下移动，测斜仪32设有滑轮33，在清洗套35的内表面设有与滑轮33相配合的滑槽。清洗套35的上端设有与测斜仪32的顶部外形相配合的限位槽，用于测斜仪32向上移动到最高处时，进行限位。清洗套35的顶部设有定位套，在本实施例中，定位套是由磁铁制成的。

本发明所述的测斜装置的清洗模块46的工作过程主要包括三个部分：第一，测斜仪32准备提升；第二，测斜仪32提升到位后接通水路；第三，水压推动活塞旋转，测斜仪32在此作用下转动180度进行清洗。

本发明所述的测斜装置，结构设计简单合理，优先以西门子S7-1200PLC为控制核心，通过PLC的输入口采集按钮开关、压力传感器、编码器的数据，用于三路高速脉冲输出的方式控制绕线模块45、收放线模块44、换线模块、清洗模块46的运动。同时通过CM1241的485通信模块与高精度测斜传感器进行通信读取测斜传感器的X和Y的偏移值，并通过以太网接口将数据发送至网关模块，网关模块安装了4G的SIM卡，用以将测斜传感器的关键点数据发送至工业云端，实现数据的自动化采集，与此同时也可以通过手机APP、电脑或者短信等方式对设备进行远程操控。而云平台在自动模式下用户可云通过智能网关的继电器输出平台定时唤醒设备，并发出测量启动信号。

本发明所述的测斜装置的工作原理具体如下：用户先在操作终端设定探测深度、检测间距、检测速度，然后启动系统，设备便能根据所设定的参数进行工作，PLC控制伺服电机下放探头线缆，编码器实施采集探头所处位置，当到达采集点出，探头停止10s，PLC通过rs-485对探头的数据进行采集，并发送到远程智能终端模块；当下到底部时，逆向再采集一次，回到管道顶部；步进电机将管道旋转180°，重复上述数据采集行为，从而实现数据测量的无人化、自动化以及数据分析的智能化。

当按下启动按钮，系统开始工作，探头上升到上限位置时，换向机构回到原点0°位置，然后探头以10cm/s的速度快速下行至测斜管底部，停15分钟；然后以5cm/s速度上行，每50公分停10秒，在停止的第9秒对探头数据进行采集并保存，保存完毕后，系统继续上行采集数据；当数据采集完毕后，探头上行至顶端，换向机构回转180°，探头再次下行至测斜管底部，停8分钟；然后以5cm/s速度上行，每50公分停10秒，在停止的第9秒对探头数据进行采集并保存，保存完毕后，系统继续上行采集数据；当数据采集完毕后，探头上行至顶端，换向机构回转到45°；探头下行至换向机构接口处，卷线机构继续放线10公分，系统停机。

本发明所述的测斜装置还具有复位功能，具体如下：按下复位功能，绕线模块45放线10公分后开始上行，上行至顶端，换向模块回转到45°；探头下行至换向模块接口处，绕线模块继续放线10公分，系统停机。在进行数据采集的过程中，管道可能会有堵塞的情况：当探头在未下行至设定距离时，检测到压力传感器的值突然发生失重情况，则认为管道堵塞，此时，探头上行1米，然后以10cm/s的速度快速下行；若再次发生失重情况，则在重复上行，快速下行的动作；若能顺利下行，则认为管道没有发生堵塞，否则循环三次都出现堵塞，则发出管道堵塞报警。本实施例中的测斜装置具有远程上电断电的功能，系统具有通过网关模块进行定时、按需上电、断电的功能。

全自动云平台测斜仪使用了收放线模块44、绕线模块45、换向模块、清洗模块46，实现机械自动化，通过限位控制装置确保在测斜过程中监测频率高且测量稳定，减少了人工误差及外界条件的影响，保证了测量数据的准确性，降低人工成本，实现了旋转装置可以使测斜仪探头自动旋转设定的角度，在旋转过程中不会使测斜仪探头出现偏移，实现旋转的准确性，保证了数据的准确性和完整性，避免出现误差。相比较于现有的测斜装置，导线装置可以使线缆有序地环绕在电缆盘中，保证能够有序地收缆和放缆，提高效率。

另外，对应一些工程项目施工地点在比较偏僻没有4G或5G信号，本发明所述的测斜装置还可以通过无人机实现野外数据收集。使用无人机携带数据收集设备直接飞到每个监测点上方，直接跟设备进行数据对接，把数据采集后，飞回总部再把数据上传云平台整理。

此外，本装置还可以采用太阳能供电，本发明所述的测斜装置的供电模块包括太阳能控制器和太阳能电池组，可以减少施工现场接线麻烦，简化安装步骤，实现即装即用，并且环保。其次，对应一些工程项目施工地点偏僻没有电力供应的时候，可采用太阳能供电，提高设备的适用性。

相对于传统测斜仪，本发明所述的测斜装置利用机电一体化、云平台和远程监控技术实现了自动检测、控制端口多样化等功能，具有科学性；而本产品集结当前世界上最先进的测斜探头、云平台系统以及精准的伺服电机，数据无需人工采集，就可以实现定时定点精准采集，具有先进性；同时，24小时自动检测测孔数据的功能以及自动监测数据，对检测数据进行分析，提前对危险进行预紧，具有创新性。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。