阅读说明：本技术 一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备 (Auxiliary marking equipment suitable for tunnel excavation section ) 是由 郭玉红 于 2020-10-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备,用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制,防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置,然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患,极大的保障了施工人员的安全,主控模块来控制在圆杆上设置的喷涂装置到达喷涂的最佳位置,从而对所需开挖的断面的轮廓曲线上画出一条完整的轮廓曲线,由测量模块、定位模块精确的测出行进轨迹,再由通过主控制模块来控制本装置的行进装置的运动路径和喷涂装置的高度,从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度,防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生。(The invention discloses an auxiliary marking device suitable for tunnel excavation sections, which effectively controls the precision of the excavation end face required by marking treatment in an intelligent mode, prevents operators from climbing to the marking position of the inner wall of a tunnel, then the safety hidden trouble caused by manually decorating the obvious pigment on the section to be excavated greatly ensures the safety of constructors, the main control module controls the spraying device arranged on the round rod to reach the optimal spraying position, thereby drawing a complete contour curve on the contour curve of the section to be excavated, accurately measuring the advancing track by the measuring module and the positioning module, controlling the motion path of the advancing device of the device and the height of the spraying device by the main control module, therefore, the accuracy of the profile curve of the section to be excavated by spraying is improved, and the condition that the excavation amount exceeds the excavation amount is prevented from occurring in the construction process of constructors.)

一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备

技术领域

本发明涉及地下工程施工领域，尤其使涉及一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备。

背景技术

隧道工程建设过程中，为了保障其施工的顺利实施，需要实时的对施工过程进行测量监控和复核，需要及时的纠正施工中误差，来满足隧道净空、限界、标高、中线及预留沉降等的要求，也需要及时反馈信息，一旦在施工测量过程中出现或存在不符合净空、限界、标高、中线及预留沉降等基本要求的情况时，要及时的以书面交底给作业队进行更正，可见隧道断面测量在隧道工程建设及运营管理阶段占有相当的比重，尤其在开挖阶段需要对开挖断面进行划线处理，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，以往采用的技术方法是用测距仪器精确的测量出隧道的各种参数，在由施工人员攀爬至隧道内壁上的各处划线位置，然后再由施工人员将显眼的颜料喷涂在所需开挖的断面的轮廓曲线上连成一条完整的轮廓曲线，在隧道工程建设过程中，对隧道划线放线中对隧道开挖端面画弧线的比例较多，采人工划线的方式对隧道开挖断面划线时，劳动强度高、效率低，且划线作业面为刚掘进开挖段，围岩不稳定易发生岩块，危险性较大，施工安全性差，所占用作业循环时间比较长，且采用人工划线不能快速的测放出设计开挖轮廓线，影响后期施工。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备，解决上述问题。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备，包括承载板，在所述承载板的上表面上设有承载柱，在所述承载板的下表面上设有驱动组件，在所述承载柱上设有工作台面，在所述工作台面的上设有喷涂组件，所述喷涂组件包括固定块，所述固定块设置在工作台面的上表面上，在所述固定块的内部开设有空腔Ⅲ，在所述空腔Ⅲ内设有将空腔Ⅲ分隔为两个空间的隔板，位于隔板上方的为第一空间，位于隔板下方的为第二空间，在所述隔板上开设有通孔Ⅲ，在所述通孔Ⅲ内活动设有与通孔Ⅲ的内径匹配的圆球Ⅰ，所述圆球Ⅰ的两侧外表面分别位于第一空间与第二空间内，在所述第一空间内滑动设有套筒，在所述套筒的两端均转动设有与套筒内径匹配的圆球Ⅱ，靠近套筒下端的圆球Ⅱ通过连杆Ⅰ与圆球Ⅰ连接，在所述固定块的上表面上开设有与空腔Ⅲ连通的通孔Ⅳ，在所述通孔Ⅳ内活动与通孔Ⅳ内径匹配的圆球Ⅲ，所述圆球Ⅲ的两侧外表面均突出于通孔Ⅳ，所述圆球Ⅲ通过连杆Ⅱ与靠近套筒上端的圆球Ⅱ连接，还包括所述喷头，喷头与圆球Ⅲ外表面连接，在所述第二空间内设有用于控制喷头翻转的调节组件Ⅰ，在所述承载板上设有用于纠正承载柱倾斜角度的调节组件Ⅱ，在承载柱的外壁上设有用于指引承载板直线运动的指引组件，在所述承载板内设有与调节组件Ⅰ、指引组件电连接的控制终端。

本发明的目的在于解决公路隧道工程建设过程中，在开挖阶段需对开挖断面进行划线处理，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，以往采用的技术方法是用测距仪器精确的测量出隧道的各种参数，在由施工人员攀爬至隧道内壁上的各处划线位置，然后再由施工人员将显眼的颜料喷涂在所需开挖的断面的轮廓曲线上连成一条完整的轮廓曲线，采用此方式劳动强度高、效率低，且划线作业面为刚掘进开挖段，围岩不稳定易发生岩块，危险性较大，施工安全性差，所占用作业循环时间比较长，且采用人工划线不能快速的测放出设计开挖轮廓线，影响后期施工；

本装置在所承载板的上表面上设有承载柱，在所述承载板的下表面上设有驱动组件，在所述承载柱上设有圆盘，在所述圆盘的上表面上设有工作台面，在所述工作台面的上设有喷涂组件，还在工作台面上设有三维激光扫描仪，通过设置在承载板上的驱动组件将设置在承载板上的喷涂组件托运至隧道开设端面的划线位置时，通过三维激光扫描仪发射出的高速激光对隧道开挖端面进行扫描测量后，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，快速建立物体的三维影像模型，三维影像模型由控制终端处理后，控制终端控制调节组件Ⅰ的运动，来调节喷头相对于工作台面的运动上，在所述固定块的内部开设有空腔Ⅲ，在所述空腔Ⅲ内设有将空腔Ⅲ分隔为两个空间的隔板，位于隔板上方的为第一空间，位于隔板下方的为第二空间，在所述隔板上开设有通孔Ⅲ，在所述通孔Ⅲ内活动设有与通孔Ⅲ的内径匹配的圆球Ⅰ，所述圆球Ⅰ的两侧外表面分别位于第一空间与第二空间内，在所述第一空间内滑动设有套筒，在所述套筒的两端均转动设有与套筒内径匹配的圆球Ⅱ，靠近套筒下端的圆球Ⅱ通过连杆Ⅰ与圆球Ⅰ连接，在所述固定块的上表面上开设有与空腔Ⅲ连通的通孔Ⅳ，在所述通孔Ⅳ内活动与通孔Ⅳ内径匹配的圆球Ⅲ，所述圆球Ⅲ的两侧外表面分别位于第一空间内和外界，所述圆球Ⅲ通过连杆Ⅰ与靠近套筒上端的圆球Ⅱ连接，所述喷头与圆球Ⅲ位于外界的外表面连接，通过设置在第二空间内的调节组件Ⅰ内对喷头的运动进行调节，迫使圆球Ⅲ位于外界的外表面上的喷头相对于工作台面上做任意角度的运动，当控制终端计算出三维激光扫描仪对隧道开挖断面扫描结果后，经控制终端计算出所需要画出的轮廓曲线，还包括测量模块、定位模块，测量模块、定位模块能辅助三维扫描仪测出行进轨迹，从而通过控制终端实现喷头对开挖的断面的轮廓进行划线，还通过主控制终端来控制本装置的行进轨迹，从而保证了轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制，防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置，然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患，极大的保障了施工人员的安全，指引承载板直线运动的指引组件及沿着导引组件在隧道开挖端面内做直线运动。

进一步，所述调节组件Ⅰ包括弧形板Ⅰ，所述弧形板Ⅰ固定在第二空间内，所述弧形板Ⅰ的中部向远离隔板的方向弯曲，在所述弧形板Ⅰ的内壁上设有齿带Ⅰ，沿弧形板Ⅰ的周向在所述弧形板Ⅰ的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅰ，在每个所述弧形槽Ⅰ内均滑动设有滑块Ⅰ，在每个滑块Ⅰ的上表面上均设有支杆Ⅰ，在所述支杆Ⅰ的上设有与弧形板Ⅰ垂直的弧形板Ⅱ，所述弧形板Ⅱ的中部向远离隔板的方向弯曲，在两个支杆Ⅰ之间转动设有与齿带Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，在两个支杆Ⅰ之间固定设有驱动电机Ⅰ，所述驱动电机Ⅰ的输出端与齿轮Ⅱ的转轴连接，在所述弧形板Ⅱ的内壁上设有齿带Ⅱ，沿弧形板Ⅱ的周向在所述弧形板Ⅱ的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅱ，在每个所述弧形槽Ⅱ内均滑动设有滑块Ⅱ，在每个滑块Ⅱ的上表面上均设有支杆Ⅱ，在两个所述支杆Ⅱ的上设有摆杆，在两个支杆Ⅱ之间转动设有与齿带Ⅱ啮合的齿轮Ⅰ，在两个支杆Ⅱ之间固定设有驱动电机Ⅱ，所述驱动电机Ⅱ的输出端与齿轮Ⅰ的转轴连接，所述摆杆与圆球Ⅰ的外壁连接，所述摆杆为伸缩杆。

通过在第二空间内固定设有弧形板Ⅰ，在所述弧形板Ⅰ的内壁上设有齿带Ⅰ，沿弧形板Ⅰ的周向在所述弧形板Ⅰ的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅰ，在每个所述弧形槽Ⅰ内均滑动设有滑块Ⅰ，在每个滑块Ⅰ的上表面上均设有支杆Ⅰ，在所述支杆Ⅰ的上设有与弧形板Ⅰ垂直的弧形板Ⅱ，在两个支杆Ⅰ之间转动设有与齿带Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，在所述弧形板Ⅱ的内壁上设有齿带Ⅱ，沿弧形板Ⅱ的周向在所述弧形板Ⅱ的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅱ，在每个所述弧形槽Ⅱ内均滑动设有滑块Ⅱ，在每个滑块Ⅱ的上表面上均设有支杆Ⅱ，在两个所述支杆Ⅱ的上设有摆杆，在两个支杆Ⅱ之间转动设有与齿带Ⅱ啮合的齿轮Ⅰ，所述摆杆与圆球Ⅰ的外壁连接，当驱动电机Ⅰ驱动齿轮Ⅱ在弧形板Ⅰ上设置的齿带Ⅰ运动时能调节喷头与工作台面中垂线的角度，通过控制终端来控制驱动电机Ⅰ带动齿轮Ⅱ运动、驱动电机Ⅱ带动齿轮Ⅰ运动，来调节喷头的转动角度，即通过驱动电机Ⅰ带动齿轮Ⅱ运动在弧形板Ⅰ的运动方向与齿轮Ⅱ运动在弧形板Ⅰ的运动距离；通过驱动电机Ⅱ带动齿轮Ⅰ运动在弧形板Ⅱ的运动方向与齿轮Ⅱ运动在弧形板Ⅱ的运动距离，通过此种设计能保证喷头与隧道开挖端面之间的角度，从而实现对开挖的断面的轮廓进行划线，当驱动电机Ⅱ驱动齿轮Ⅰ在弧形板Ⅱ上设置的齿带Ⅱ运动时能调节喷头与工作台面水平线的角度，能实现喷头沿着开挖的断面的轮廓进行划线，从而实现本机器人对开挖断面的轮廓进行划线时从而保证了轮廓曲线的精度。

进一步，所述控制终端包括主控制模块，所述主控制模块设置在承载板上，在承载柱上设有倾角传感器模块，在喷头上设有电磁阀，所述倾角传感器模块、电磁阀、驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ均与主控制模块电连接，其中，主控制模块用于处理倾角传感器模块发出信息，并发送控制信号至电磁阀；倾角传感器模块用于检测承载柱的倾斜角度；所述电磁阀用于控制喷头的开闭，。由工作人员在距离隧道开挖端面较远的位置通过其他终端来控制和实时监控，当角度传感器测出工作台面相对于水平面的出现偏差，能够及时的对调节组件进行调节，使工作台面保持平衡的状态。通过主控模块来控制本装置的行进轨迹和喷涂装置的角度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制，防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置，然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患，极大的保障了施工人员的安全，主控模块来控制在圆杆上设置的喷涂装置到达喷涂的最佳位置，从而对所需开挖的断面的轮廓曲线上画出一条完整的轮廓曲线，再通过主控制模块来控制本装置的行进装置的运动路径和喷涂组件的高度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，设置的角度传感器能感知工作台面的倾斜角度，从而对主控模块发出信息，指导主控模块做出及时的调整，对喷头的工作状态进行调节，通过在承载柱上设有倾角传感器模块能测量出承载柱在时刻的运动过程中测量出承载柱的偏转角度，当承载柱发生偏转时，主控制模块对电磁阀发出指令后关闭电磁阀。

进一步，所述指引组件包括两个竖杆，在每个竖杆的上端均设有红外发射器Ⅰ，在一个所述竖杆的中部设有红外发射器Ⅱ，在另一个竖杆的中部设有红外接收器Ⅱ，在所述承载柱的外壁上开设有通孔，在所述通孔内设有遮挡板，在所述遮挡板两个侧壁的上端均设有多个与红外发射器Ⅰ配合的感光元器件，在所述遮挡板的下端设有透光孔；在初始状态下，红外发射器Ⅱ发射出的激光束穿过透光孔被红外接收器Ⅱ接收；两个竖杆上的红外发射器Ⅰ发射出的激光束分别被感光元器件接收；两个竖杆分别放置在隧道开挖断面的两侧。

当施工人员通过本装置对隧道开挖断面进行划线时，由于隧道开挖断面的开挖时刻在进行中，隧道的基础面上或多或少会出现坑洼导致底面不平整，从而导致本装置在基础面行进时，会导致承载板及设置在承载板上的喷涂组件Ⅰ跟随承载板一起发生倾斜，从而导致喷头的姿态不符合喷涂的要求，通过在承载柱上开设有通孔，在所述通孔内设有遮挡板，在所述遮挡板的两个侧壁上均设有多个感光元器件，且位于遮挡板的两个侧壁上的多个感光元器件一一相对，且位于遮挡板的两个侧壁上的任意两个相邻的感光元器件等距，因为两个发射器Ⅰ发射出的激光光束时一条直线，所以能保证承载板在工作时，能沿着直线运动，当本装置在对隧道开挖端面进行划线时，当本装置在沿着发射器Ⅰ发射出的激光束做直线运动时，由两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板上不同位置的感光元器件时，此时的承载板未沿直线运动，两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板上位于正中的感光元器件上时，就保证的遮挡板沿直线运动，此计算过程由控制终端计算出，由两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板上不同位置的感光元器件时，此时的承载板未沿直线运动，即沿水平两个激光束照射在遮挡板上不同位置的感光元器件时，两个感光元器件错位，时的承载板未沿激光束做直线运动，通过控制终端对本装置的位置进行调控，关闭喷涂组件Ⅰ内喷头的喷射功能，从而来调节喷涂组件Ⅰ的姿态，使其满足工作所需的位置，当激光束照射在遮挡板的不同的感光元器件上，我们就可以通过计算任意两个感光元器件的位置和距离，因为在所述遮挡板的两个侧壁上均设有多个感光元器件，且位于遮挡板的两个侧壁上的多个感光元器件一一相对，任意两个相邻的感光元器件等距，按三角形的计算公式我们可以将设置在遮挡板上的多个感光元器件看作三角形各个边上的点，从而利用三角公式计算出承载板的下降的高度。

进一步，调节组件Ⅱ包括齿带Ⅲ，在所述承载板内开设有空腔Ⅰ，在所述承载板的上表面上开设有连通孔，在所述连通孔内球接有液压缸，所述液压缸的两端活动贯穿连通孔后突出于连通孔，所述液压缸的输出端与承载柱的下端连接，在所述空腔Ⅰ内设有弧形板Ⅲ，所述弧形板Ⅲ的中部向远离液压缸的方向弯曲，所述齿带Ⅲ设置在弧形板Ⅲ的内壁上，沿弧形板Ⅲ的周向在所述弧形板Ⅲ的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅲ，在每个所述弧形槽Ⅲ内均滑动设有滑块Ⅲ，在每个滑块Ⅲ的上表面上均设有支杆Ⅲ，在两个支杆Ⅲ之间转动设有与齿带Ⅲ啮合的齿轮Ⅲ，在两个支杆Ⅲ之间固定设有驱动电机Ⅲ，所述驱动电机Ⅲ的输出端与齿轮Ⅲ的转轴连接，在所述液压缸的本体两个支杆Ⅲ铰接，所述液压缸、驱动电机Ⅲ、感光元器件均与主控制模块电连接。

通过控制终端来控制驱动电机Ⅲ带动齿轮Ⅲ再弧形板Ⅲ上的运动方向和在弧形板Ⅲ上运动的距离，从而将承载柱调节至于水平面垂直的状态，当控制终端通过控制驱动电机Ⅲ带动齿轮Ⅲ再弧形板Ⅲ上的运动方向和在弧形板Ⅲ上运动的距离将承载柱调回与水平面垂直的状态后，此时的工作台面保持水平状态，通过调节液压缸来将设置在承载柱内的指引组件调回初始位置，此时的工作台面保持水平后，从而保证喷头处于正确的划线状态，此时在通过调节组件来调节喷头的角度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，从而通过控制齿轮Ⅲ视与之连接的液压缸回正，上升或下降一定高度后，因为承载板可能遇到坑洼和凸起，此时的液压缸的状态视情况而定，红外发射器Ⅱ穿过设置在遮挡板上的透光孔被红外接收器Ⅱ接收到时此时的工作台面保持水平状态，红外接收器Ⅱ与感光元器件都与主控制模块电连接，红外接收器Ⅱ与感光元器件都能将接收到的信号发送给主控制模块，通过主控制模块能保证在喷头进行工作时，能在承载柱发生倾斜时能及时的关停电磁阀，防止在划线时不能沿着既定线路划线，即使再关停后再次启动喷头进行工作时，有可能出现划线不连续，此时的划线不影响施工人员对隧道开挖断面进行施工。

进一步，所述驱动组件包括两个环形履带，沿水平方向两个环形履带均套设在承载板上，且承载柱位于两个环形履带之间，在所述承载板的两侧均开设有多个通孔，在每个通孔内均转动设有承载轮，位于承载柱同侧的承载轮与环形履带配合，在承载板的两端均转动设有两个导向轮，位于承载柱同侧的导向轮与环形履带配合，在承载板的两端均设有两个驱动导向轮转动的驱动电机Ⅳ，每个所述驱动电机Ⅳ均与主控模块电连接。通过在承载板上套设有两个环形履带，在承载板上驱动两个环形履带承载轮，环形履带在承载轮的驱动下在隧道的基础底面上运动时，能提供良好的支撑作用，提高承载板的通过能力，有利于喷头对隧道开挖断面的轮廓进行划线作业。

进一步，在所述承载板的上表面上设有涂料储存器和泵机，位于喷涂组件内的喷头与泵机、涂料储存器通过管道连通，所述泵机与主控模块电连接。在所述横板的上表面上设有涂料储存器和泵送装置，所述喷涂装置与泵送装置、涂料储存器通过管道连通，在底板上设置的涂料储存器和泵送装置能够在本装置在工作状态下提供了基本材料使本装置得以实施。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明通过用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制，防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置，然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患，极大的保障了施工人员的安全，主控模块来控制在圆杆上设置的喷涂装置到达喷涂的最佳位置，从而对所需开挖的断面的轮廓曲线上画出一条完整的轮廓曲线，由测量模块、定位模块精确的测出行进轨迹，再由通过控制终端来控制本装置的行进装置的运动路径和喷涂装置的高度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生。

2、本发明喷涂装置能保证喷头与隧道开挖端面之间的角度，从而实现对开挖的断面的轮廓进行划线，当驱动电机驱动齿轮Ⅰ在弧形板Ⅱ上设置的齿带Ⅱ运动时能调节喷头与工作台面水平线的角度，能实现喷头沿着开挖的断面的轮廓进行划线，从而实现本机器人对开挖断面的轮廓进行划线时从而保证了轮廓曲线的精度。

3、本发明通过设置平衡杆在配重块的平衡下发生偏转，从而保证工作台面趋于平衡，即让喷涂装置与水平线平行，从而保证喷涂装置在进行划线作业时保证划线的准确度，防止采用人工划线不能精确、快速的测放出设计开挖轮廓线，影响后期施工，也防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本技术方案工作结构示意图。

图2为本技术方案主视图

图3为本技术方案俯视视图。

图4为本技术方案喷涂装置剖视示意图。

图5为图4中B处的局部放大示意图。

图6为本技术方案承载柱与承载板连接处的局部剖视示意图。

图7为图1中A出局部放大剖视示意图。

附图中的附图标记所对应的名称为：

1-竖杆,2-导向轮，3-环形履带，4-承载轮，5-承载板，6-管道，7-涂料储存器，8-承载柱，9-圆球Ⅲ，10-喷头，11-固定块，12-工作台面，13-第一空间，14-第二空间，15-圆球Ⅱ，16-连杆Ⅰ，17-连杆Ⅱ，18-套筒，19-圆球Ⅰ，20-摆杆，21-隔板，22-弧形板Ⅱ，23-支杆Ⅱ，24-齿轮Ⅰ，25-齿轮Ⅱ，26-滑块Ⅰ，27-齿带Ⅰ，28-弧形板Ⅰ，29-支杆Ⅰ，31-弧形槽Ⅱ，32-液压缸，33-弧形板Ⅲ，34-空腔Ⅰ，35-支杆Ⅲ，36-齿轮Ⅲ，37-弧形槽Ⅲ，38-感光元器件，39-遮挡板，40-透光孔，41-通孔Ⅴ。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1～7所示，一种适用于隧道开挖断面辅助划线设备，包括承载板5，在所述承载板5的上表面上设有承载柱8，在所述承载板5的下表面上设有驱动组件，在所述承载柱8上设有工作台面12，在所述工作台面12的上设有喷涂组件，所述喷涂组件包括固定块11，所述固定块11设置在工作台面12的上表面上，在所述固定块11的内部开设有空腔Ⅲ，在所述空腔Ⅲ内设有将空腔Ⅲ分隔为两个空间的隔板21，位于隔板21上方的为第一空间13，位于隔板21下方的为第二空间14，在所述隔板21上开设有通孔Ⅲ，在所述通孔Ⅲ内活动设有与通孔Ⅲ的内径匹配的圆球Ⅰ19，所述圆球Ⅰ19的两侧外表面分别位于第一空间13与第二空间14内，在所述第一空间13内滑动设有套筒18，在所述套筒18的两端均转动设有与套筒18内径匹配的圆球Ⅱ15，靠近套筒18下端的圆球Ⅱ15通过连杆Ⅰ16与圆球Ⅰ19连接，在所述固定块11的上表面上开设有与空腔Ⅲ连通的通孔Ⅳ，在所述通孔Ⅳ内活动与通孔Ⅳ内径匹配的圆球Ⅲ9，所述圆球Ⅲ9的两侧外表面均突出于通孔Ⅳ，所述圆球Ⅲ9通过连杆Ⅱ17与靠近套筒18上端的圆球Ⅱ15连接，还包括所述喷头10，喷头10与圆球Ⅲ9外表面连接，在所述第二空间14内设有用于控制喷头10翻转的调节组件Ⅰ，在所述承载板5上设有用于纠正承载柱8倾斜角度的调节组件Ⅱ，在承载柱8的外壁上设有用于指引承载板5直线运动的指引组件，在所述承载板5内设有与调节组件Ⅰ、指引组件电连接的控制终端。

本发明的目的在于解决公路隧道工程建设过程中，在开挖阶段需对开挖断面进行划线处理，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，以往采用的技术方法是用测距仪器精确的测量出隧道的各种参数，在由施工人员攀爬至隧道内壁上的各处划线位置，然后再由施工人员将显眼的颜料喷涂在所需开挖的断面的轮廓曲线上连成一条完整的轮廓曲线，采用此方式劳动强度高、效率低，且划线作业面为刚掘进开挖段，围岩不稳定易发生岩块，危险性较大，施工安全性差，所占用作业循环时间比较长，且采用人工划线不能快速的测放出设计开挖轮廓线，影响后期施工；

本装置在所承载板5的上表面上设有承载柱8，在所述承载板5的下表面上设有驱动组件，在所述承载柱8上设有圆盘，在所述圆盘的上表面上设有工作台面12，在所述工作台面12的上设有喷涂组件，还在工作台面12上设有三维激光扫描仪，通过设置在承载板5上的驱动组件将设置在承载板5上的喷涂组件托运至隧道开设端面的划线位置时，通过三维激光扫描仪发射出的高速激光对隧道开挖端面进行扫描测量后，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，快速建立物体的三维影像模型，三维影像模型由控制终端处理后，控制终端控制调节组件Ⅰ的运动，来调节喷头10相对于工作台面12的运动上，在所述固定块11的内部开设有空腔Ⅲ，在所述空腔Ⅲ内设有将空腔Ⅲ分隔为两个空间的隔板21，位于隔板21上方的为第一空间13，位于隔板21下方的为第二空间14，在所述隔板21上开设有通孔Ⅲ，在所述通孔Ⅲ内活动设有与通孔Ⅲ的内径匹配的圆球Ⅰ19，所述圆球Ⅰ19的两侧外表面分别位于第一空间13与第二空间14内，在所述第一空间13内滑动设有套筒18，在所述套筒18的两端均转动设有与套筒18内径匹配的圆球Ⅱ15，靠近套筒18下端的圆球Ⅱ15通过连杆Ⅰ16与圆球Ⅰ19连接，在所述固定块11的上表面上开设有与空腔Ⅲ连通的通孔Ⅳ，在所述通孔Ⅳ内活动与通孔Ⅳ内径匹配的圆球Ⅲ9，所述圆球Ⅲ9的两侧外表面分别位于第一空间13内和外界，所述圆球Ⅲ9通过连杆Ⅰ16与靠近套筒18上端的圆球Ⅱ15连接，所述喷头10与圆球Ⅲ9位于外界的外表面连接，通过设置在第二空间14内的调节组件Ⅰ内对喷头10的运动进行调节，迫使圆球Ⅲ9位于外界的外表面上的喷头10相对于工作台面12上做任意角度的运动，当控制终端计算出三维激光扫描仪对隧道开挖断面扫描结果后，经控制终端计算出所需要画出的轮廓曲线，从而通过控制终端实现喷头10对开挖的断面的轮廓进行划线，还通过主控制终端来控制本装置的行进轨迹，从而保证了轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制，防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置，然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患，极大的保障了施工人员的安全。

实施例2：

如图1～7所示，本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例所述调节组件Ⅰ包括弧形板Ⅰ28，所述弧形板Ⅰ28固定在第二空间14内，所述弧形板Ⅰ28的中部向远离隔板21的方向弯曲，在所述弧形板Ⅰ28的内壁上设有齿带Ⅰ27，沿弧形板Ⅰ28的周向在所述弧形板Ⅰ28的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅰ，在每个所述弧形槽Ⅰ内均滑动设有滑块Ⅰ26，在每个滑块Ⅰ26的上表面上均设有支杆Ⅰ29，在所述支杆Ⅰ29的上设有与弧形板Ⅰ28垂直的弧形板Ⅱ22，所述弧形板Ⅱ22的中部向远离隔板21的方向弯曲，在两个支杆Ⅰ29之间转动设有与齿带Ⅰ27啮合的齿轮Ⅱ25，在两个支杆Ⅰ29之间固定设有驱动电机Ⅰ，所述驱动电机Ⅰ的输出端与齿轮Ⅱ25的转轴连接，在所述弧形板Ⅱ22的内壁上设有齿带Ⅱ，沿弧形板Ⅱ22的周向在所述弧形板Ⅱ22的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅱ31，在每个所述弧形槽Ⅱ31内均滑动设有滑块Ⅱ，在每个滑块Ⅱ的上表面上均设有支杆Ⅱ23，在两个所述支杆Ⅱ23的上设有摆杆20，在两个支杆Ⅱ23之间转动设有与齿带Ⅱ啮合的齿轮Ⅰ24，在两个支杆Ⅱ23之间固定设有驱动电机Ⅱ，所述驱动电机Ⅱ的输出端与齿轮Ⅰ24的转轴连接，所述摆杆20与圆球Ⅰ19的外壁连接，所述摆杆20为伸缩杆。

通过在第二空间14内固定设有弧形板Ⅰ28，在所述弧形板Ⅰ28的内壁上设有齿带Ⅰ27，沿弧形板Ⅰ28的周向在所述弧形板Ⅰ28的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅰ，在每个所述弧形槽Ⅰ内均滑动设有滑块Ⅰ26，在每个滑块Ⅰ26的上表面上均设有支杆Ⅰ29，在所述支杆Ⅰ29的上设有与弧形板Ⅰ28垂直的弧形板Ⅱ22，在两个支杆Ⅰ29之间转动设有与齿带Ⅰ27啮合的齿轮Ⅱ25，在所述弧形板Ⅱ22的内壁上设有齿带Ⅱ，沿弧形板Ⅱ22的周向在所述弧形板Ⅱ22的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅱ31，在每个所述弧形槽Ⅱ31内均滑动设有滑块Ⅱ，在每个滑块Ⅱ的上表面上均设有支杆Ⅱ23，在两个所述支杆Ⅱ23的上设有摆杆20，在两个支杆Ⅱ23之间转动设有与齿带Ⅱ啮合的齿轮Ⅰ24，所述摆杆20与圆球Ⅰ19的外壁连接，当驱动电机Ⅰ驱动齿轮Ⅱ25在弧形板Ⅰ28上设置的齿带Ⅰ27运动时能调节喷头10与工作台面12中垂线的角度，通过控制终端来控制驱动电机Ⅰ带动齿轮Ⅱ25运动、驱动电机Ⅱ带动齿轮Ⅰ24运动，来调节喷头10的转动角度，即通过驱动电机Ⅰ带动齿轮Ⅱ25运动在弧形板Ⅰ28的运动方向与齿轮Ⅱ25运动在弧形板Ⅰ28的运动距离；通过驱动电机Ⅱ带动齿轮Ⅰ24运动在弧形板Ⅱ22的运动方向与齿轮Ⅱ25运动在弧形板Ⅱ22的运动距离，通过此种设计能保证喷头10与隧道开挖端面之间的角度，从而实现对开挖的断面的轮廓进行划线，当驱动电机Ⅱ驱动齿轮Ⅰ24在弧形板Ⅱ22上设置的齿带Ⅱ运动时能调节喷头10与工作台面12水平线的角度，能实现喷头10沿着开挖的断面的轮廓进行划线，从而实现本机器人对开挖断面的轮廓进行划线时从而保证了轮廓曲线的精度。

实施例3：

如图1～7所示，本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例所述控制终端包括主控制模块，所述主控制模块设置在承载板5上，在承载柱8上设有倾角传感器模块，在喷头10上设有电磁阀，所述倾角传感器模块、电磁阀、驱动电机Ⅰ、驱动电机Ⅱ均与主控制模块电连接，其中，主控制模块用于处理倾角传感器模块发出信息，并发送控制信号至电磁阀；倾角传感器模块用于感知承载板5的运行角度；所述电磁阀用于控制喷头10的闭合状态。由工作人员在距离隧道开挖端面较远的位置通过其他终端来控制和实时监控，当角度传感器测出工作台面12相对于水平面的出现偏差，能够及时的对调节组件进行调节，使工作台面12保持平衡的状态。通过主控模块来控制本装置的行进轨迹和喷涂装置的角度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，用智能的方式控制来进行划线处理所需开挖端面的精度得到有效的控制，防止了需要作业人员攀爬至隧道内壁的划线位置，然后由人工将显眼的颜料花在所需开挖的断面上所带来的安全隐患，极大的保障了施工人员的安全，主控模块来控制在圆杆上设置的喷涂装置到达喷涂的最佳位置，从而对所需开挖的断面的轮廓曲线上画出一条完整的轮廓曲线，再通过主控制模块来控制本装置的行进装置的运动路径和喷涂组件的高度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生，设置的角度传感器能感知工作台面12的倾斜角度，从而对主控模块发出信息，指导主控模块做出及时的调整，对喷头10的工作状态进行调节，通过在承载柱8上设有倾角传感器模块能测量出承载柱8在时刻的运动过程中测量出承载柱8的偏转角度，当承载柱8发生偏转时，主控制模块对电磁阀发出指令后关闭电磁阀。

进一步，所述指引组件包括两个竖杆1，在每个竖杆1的上端均设有红外发射器Ⅰ，在一个所述竖杆1的中部设有红外发射器Ⅱ，在另一个竖杆1的中部设有红外接收器Ⅱ，在所述承载柱8的外壁上开设有通孔41，在所述通孔41内设有遮挡板39，在所述遮挡板39两个侧壁的上端均设有多个与红外发射器Ⅰ配合的感光元器件38，在所述遮挡板39的下端设有透光孔40；在初始状态下，红外发射器Ⅱ发射出的激光束穿过透光孔40被红外接收器Ⅱ接收；两个竖杆1上的红外发射器Ⅰ发射出的激光束分别被感光元器件38接收；两个竖杆1分别放置在隧道开挖断面的两侧。

当施工人员通过本装置对隧道开挖断面进行划线时，由于隧道开挖断面的开挖时刻在进行中，隧道的基础面上或多或少会出现坑洼导致底面不平整，从而导致本装置在基础面行进时，会导致承载板5及设置在承载板5上的喷涂组件Ⅰ跟随承载板5一起发生倾斜，从而导致喷头10的姿态不符合喷涂的要求，通过在承载柱8上开设有通孔41，在所述通孔41内设有遮挡板39，在所述遮挡板39的两个侧壁上均设有多个感光元器件38，且位于遮挡板39的两个侧壁上的多个感光元器件38一一相对，且位于遮挡板39的两个侧壁上的任意两个相邻的感光元器件38等距，因为两个发射器Ⅰ发射出的激光光束时一条直线，所以能保证承载板5在工作时，能沿着直线运动，当本装置在对隧道开挖端面进行划线时，当本装置在沿着发射器Ⅰ发射出的激光束做直线运动时，由两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板39上不同位置的感光元器件38时，此时的承载板5未沿直线运动，两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板39上位于正中的感光元器件38上时，就保证的遮挡板39沿直线运动，此计算过程由控制终端计算出，由两个发射端发射出的激光束照射在遮挡板39上不同位置的感光元器件38时，此时的承载板5未沿直线运动，即沿水平两个激光束照射在遮挡板39上不同位置的感光元器件38时，两个感光元器件38错位，时的承载板5未沿激光束做直线运动，通过控制终端对本装置的位置进行调控，关闭喷涂组件Ⅰ内喷头10的喷射功能，从而来调节喷涂组件Ⅰ的姿态，使其满足工作所需的位置。

实施例4：

如图1～7所示，本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例所述调节组件Ⅱ包括齿带Ⅲ，在所述承载板5内开设有空腔Ⅰ34，在所述承载板5的上表面上开设有连通孔，在所述连通孔内球接有液压缸32，所述液压缸32的两端活动贯穿连通孔后突出于连通孔，所述液压缸32的输出端与承载柱8的下端连接，在所述空腔Ⅰ34内设有弧形板Ⅲ33，所述弧形板Ⅲ33的中部向远离液压缸32的方向弯曲，所述齿带Ⅲ设置在弧形板Ⅲ33的内壁上，沿弧形板Ⅲ33的周向在所述弧形板Ⅲ33的两个侧壁上均设有弧形槽Ⅲ37，在每个所述弧形槽Ⅲ37内均滑动设有滑块Ⅲ，在每个滑块Ⅲ的上表面上均设有支杆Ⅲ35，在两个支杆Ⅲ35之间转动设有与齿带Ⅲ啮合的齿轮Ⅲ36，在两个支杆Ⅲ35之间固定设有驱动电机Ⅲ，所述驱动电机Ⅲ的输出端与齿轮Ⅲ36的转轴连接，在所述液压缸32的本体两个支杆Ⅲ35铰接所述液压缸32、驱动电机Ⅲ、感光元器件38均与主控制模块电连接。

通过控制终端来控制驱动电机Ⅲ带动齿轮Ⅲ36再弧形板Ⅲ33上的运动方向和在弧形板Ⅲ33上运动的距离，从而将承载柱8调节至于水平面垂直的状态，当控制终端通过控制驱动电机Ⅲ带动齿轮Ⅲ36再弧形板Ⅲ33上的运动方向和在弧形板Ⅲ33上运动的距离将承载柱8调回与水平面垂直的状态后，此时的工作台面12保持水平状态，通过调节液压缸32来将设置在承载柱8内的指引组件调回初始位置，此时的工作台面12保持水平后，从而保证喷头10处于正确的划线状态，此时在通过调节组件来调节喷头10的角度，从而提高喷涂所需开挖的断面的轮廓曲线的精度，防止施工人员在施工过程中发生超欠挖量的情况的发生

实施例5：

如图1～7所示，本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例所述驱动组件包括两个环形履带3，沿水平方向两个环形履带3均套设在承载板5上，且承载柱8位于两个环形履带3之间，在所述承载板5的两侧均开设有多个通孔，在每个通孔内均转动设有承载轮4，位于承载柱8同侧的承载轮4与环形履带3配合，在承载板5的两端均转动设有两个导向轮2，位于承载柱8同侧的导向轮2与环形履带3配合，在承载板5的两端均设有两个驱动导向轮2转动的驱动电机Ⅳ，每个所述驱动电机Ⅳ均与主控模块电连接。通过在承载板5上套设有两个环形履带3，在承载板5上驱动两个环形履带3承载轮4，环形履带3在承载轮4的驱动下在隧道的基础底面上运动时，能提供良好的支撑作用，提高承载板5的通过能力，有利于喷头10对隧道开挖断面的轮廓进行划线作业。

优选的，在所述承载板5的上表面上设有涂料储存器7和泵机，位于喷涂组件内的喷头10与泵机、涂料储存器7通过管道6连通，所述泵机与主控模块电连接。在所述横板的上表面上设有涂料储存器7和泵送装置，所述喷涂装置与泵送装置、涂料储存器7通过管道6连通，在底板上设置的涂料储存器7和泵送装置能够在本装置在工作状态下提供了基本材料使本装置得以实施。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了优选的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。