用于隧道超前地质探测的钻孔雷达天线自动探测辅助装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种天线自动探测辅助装置，尤其涉及用于隧道超前地质探测的钻孔雷达天线自动探测辅助装置。
【背景技术】
[0002]钻孔雷达方法是一种确定地下介质分布的广谱电磁技术，将发射天线和接收天线都放置在同一钻孔中且间距固定，根据接收端电磁波的双程走时、振幅和波形资料，可以推测出地下岩土介质的结构特征。钻孔雷达的解译是在数据处理后所得的地质雷达图像剖面中，根据反射波组的波形与强度特征，通过同相轴的追踪，确定反射波组的地质特征。
[0003]超前地质钻孔雷达被视为一种精细化超前预报方法，常用于隧道超前地质探测中，力图在施工前掌握前方的岩石土体结构、性质、状态，以及地下水、瓦斯等的赋存情况和地应力情况等地质信息，为进一步施工提供指导并避免发生地质灾害，保证施工安全和顺利的进行。
[0004]但在现有钻孔雷达探测中，常使用拼接PVC杆或绳索的方式对钻孔雷达天线进行递送和回收，整个过程都需要人工进行操作，且人工记录钻孔雷达天线移动距离的方式存在较大误差；由于钻孔雷达可以探测的深度很大，因此通信电缆很长，再加上通信电缆较为粗重，所以在钻孔雷达天线进行递送和回收过程中，人工整理通信电缆的工作量极大。因此，现有钻孔雷达探测方式人工操作复杂且移动距离记录精度不高，迫切需要一套用于隧道超前地质探测的钻孔雷达天线自动探测辅助装置，用于自动递送和回收钻孔雷达天线，自动记录钻孔雷达天线移动距离，自动整理通信电缆。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供用于隧道超前地质探测的钻孔雷达天线自动探测辅助装置，且具有以下优点:钻孔雷达天线可以在钻孔套管中自主移动而无需人工干预；线缆收送机可以自动递送和回收通信线缆而无需人工干预。
[0006]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0007]在钻孔雷达天线头尾两端分别安装定子，包括前端定子和后端定子，在所述定子上设有孔内自动行走装置，可带动钻孔定向雷达天线在钻孔内前后移动；所述孔内自动行走装置通过线缆与雷达主机进行信号传输和移动控制。
[0008]所述定子上设有移动轮和驱动模块，所述移动轮和驱动模块共同构成孔内自动行走装置；所述驱动轮模块包括驱动电机和光电编码器，所述驱动电机驱动移动轮转动进而带动钻孔雷达天线实现孔内的自动行走功能，所述光电编码器通过记录驱动电机转动的圈数得到钻孔定向雷达天线在水平钻孔中前后移动的距离。
[0009]所述定子的横断面为圆形，在其水平竖直方向的等四分相位处分别设有四个移动轮和与之相连的驱动轮模块，所述移动轮的外侧露出所述外壳。
[0010]在所述后端定子上设有姿态检测模块，所述姿态检测模块由加速度计、陀螺仪和罗盘组成，可分别获得雷达天线在钻孔中移动时的加速度、角速度和地磁夹角信息，进而得到钻孔定向雷达天线在钻孔内的姿态信息。
[0011]在所述前端定子上设有传感器组，所述传感器组包括摄像头、探照灯和距离传感器，用以获取所述钻孔定向雷达天线在钻孔内的位置信息；所述定子的中心设有定子线缆过孔，可供线缆通过，所述后端定子尾部通过线缆与雷达主机连接。
[0012]所述线缆由雷达主机控制线缆收送机进行自动收送，钻孔雷达主机可以对整个探测过程进行控制和查看。
[0013]所述线缆收送机内部设有绕线电机模块、线缆收送机控制器和卷线盘，所述线缆绕在卷线盘上，绕线电机模块带动卷线盘转动，线缆收送机控制器通过光电编码器得到的天线移动距离控制卷线盘的转速。
[0014]所述线缆收送机中设有线缆收送控制器和线缆受力传感器，线缆收送机控制器通过光电编码器传输的天线移动距离和线缆受力传感器传输的线缆受力信息对绕线电机模块的转速进行控制。
[0015]所述线缆收送机控制器接收光电编码器传输的天线移动距离的信息，确定绕线电机转速收送线缆；此外，所述线缆受力传感器将线缆受力信息反馈给线缆收送机控制器，线缆收送机控制器对绕线电机转速进行负反馈控制，进一步调整所述绕线电机的转速，使线缆始终保持一定的张紧度。
[0016]在线缆收送机和所述卷线盘之间设有防止卷线盘与雷达主机之间的线缆发生缠绕的高频旋转接头。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]在所述后端定子上设有姿态检测模块，所述姿态检测模块由加速度计、陀螺仪和罗盘组成，可分别获得雷达天线在钻孔中移动时的加速度、角速度和地磁夹角信息，进而得到钻孔定向雷达天线在钻孔内的姿态信息，为得到地质异常体的精确方位提供计算依据。
[0019]所述转子两端通过高频旋转接头与定子连接，可以防止转子旋转时，造成转子与定子之间的线缆发生缠绕损坏。
[0020]所述自动行走装置在其水平竖直方向的等四分相位处分别设有四个独立驱动的移动轮，可以使四个移动轮沿钻孔的四壁驱动行走，保证了钻孔定向雷达天线自动行走的稳定性和安全性，并能保证钻孔定向雷达天线在钻孔内顺畅行走。
[0021]线缆收送机内部设有绕线电机模块、线缆收送机控制器和卷线盘，所述线缆绕在卷线盘上，绕线电机模块带动卷线盘转动，线缆收送机控制器通过光电编码器得到的天线移动距离控制卷线盘的转速，使孔内自动行走装置的运行速度和线缆收送的速度相匹配，可以实现对线缆的自动递送和回收操作。
[0022]所述线缆收送机控制器接收光电编码器传输的天线移动距离的信息，确定绕线电机转速收送线缆；此外，所述线缆受力传感器将线缆受力信息反馈给线缆收送机控制器，线缆收送机控制器对绕线电机转速进行负反馈控制，进一步调整所述绕线电机的转速，使线缆始终保持一定的张紧度，可以有效的应对钻孔定向雷达天线的移动距离测量误差和绕线电机模块的转速误差所带来的扰动，保证了孔内自动行走装置可以顺畅安全的行走，避免了因扰动而产生的线缆过松而导致的绕线问题，和线缆过紧而发生线缆损坏的可能性。
[0023]在钻孔雷达天线两端安装有孔内自动行走装置，并配合线缆收送机使用，操作人员只需通过雷达主机进行控制，即可实现对钻孔雷达天线和通信线缆的自动递送和回收操作，并且可以同时获取雷达天线的精确移动距离信息。整个探测过程无需人工进行干预，极大的简化了探测流程并提高了探测准确率。
【附图说明】
[0024]图1为用于隧道超前地质探测的钻孔雷达天线自动探测辅助装置工作示意图；
[0025]图2为孔内自动行走装置示意图；
[0026]图3为孔内自动行走装置内部结构图；
[0027]图4为钻孔雷达线缆收送机剖面图；
[0028]图5为钻孔雷达线缆收送机顶视图；
[0029]图6为钻孔雷达线缆收送机控制系统框图。
[0030]图中:1.隧道掌子面，2.钻孔套管，3.孔内自动行走装置，4.钻孔雷达天线，5.可升降线缆支撑轮，6.通信线缆，7.钻孔雷达线缆收送机，8.钻孔雷达主机，9.移动轮，10.移动轮驱动装置，11.头部传感器组，12.伺服减速电机，13.光电编码器，14.传动皮带，15.孔内自动行走装置外壳，16.接头，17.高频旋转接头，18.线缆受力传感器，19.线缆收送机控制器，20.可升降支架，21.绕