盾构机橡胶圈磨损检测方法及盾构机橡胶圈

摘要

本发明提供了一种盾构机橡胶圈磨损检测方法及盾构机橡胶圈，所述方法包括：利用设置于盾构机橡胶圈上的干接点采集模块及其连接的多条导线，获取多个橡胶圈检测信号；根据所述橡胶圈检测信号，确定所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置；根据所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，确定所述盾构机橡胶圈的磨损结果。本发明通过实时采集盾构机橡胶圈检测信号，准确检测盾构机橡胶圈磨损情况，实现在满足目前生产工艺要求，最大化的降低了成本情况下，能够精确的检测橡胶圈的磨损量，及时更换橡胶圈，保证了盾构机完整的密封性。

说明书

技术领域

本发明涉及盾构机技术领域，尤指一种盾构机橡胶圈磨损检测方法及盾构机橡胶圈。

背景技术

盾构机主驱动是盾构机正常运转的直接动力来源，而主驱动密封的完整性直接决定了主驱动能否工作。盾构机主驱动在隧道作业时，伴随着产生大量的水土沙石颗粒，而主驱动密封的作用就是阻挡那些杂物进入主驱动，避免损坏主轴承导致盾构机瘫痪。面对盾构机作业环境如此恶劣严重的情况下，如何保证主驱动的密封完整已是关键。

主驱动的密封性主要有唇形圈和跑道构成，而跑道紧绕唇形圈同心轴旋转，唇形圈难免会磨损。目前常用的密封状态检测方法是通过测量密封油脂腔的温度和压力间接判断密封整性，该方法无法及时准确获取密封自身真实状态，信息具有滞后性。随着电子检测技术的发展，已有新的传感器方案，如基于带有弹座的新型压力传感器，但该传感器安装在跑道上，某一定程度上已破坏了主驱动的封密性，且在如此恶劣的环境下，传感器有损坏的风险，且更换传感器非常困难，可维护性差。此外，例如橡胶圈里添加不同直径的金属丝环，根据金属丝环与跑道是否接触来判断橡胶圈的磨损；该方法是将金属丝馕嵌内橡胶圈内，精度差，且橡胶圈制作过程中金属丝容易断，不易生产。

目前尚未有成熟具有效的橡胶圈检测方法，因此，研究具有智能主动检测自磨损量的橡胶圈是一种趋势，也是必然。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例的主要目的在于提供一种盾构机橡胶圈磨损检测方法及盾构机橡胶圈。，实现对盾构机唇形圈磨损情况的实时及精确的检测。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种盾构机橡胶圈磨损检测方法，所述方法包括：

利用设置于盾构机橡胶圈上的干接点采集模块及其连接的多条导线，获取多个橡胶圈检测信号；

根据所述橡胶圈检测信号，确定所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置；

根据所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，确定所述盾构机橡胶圈的磨损结果。

可选的，在本发明一实施例中，根据所述橡胶圈检测信号，确定盾构机橡胶圈上的磨断导线位置包括：

判断所述橡胶圈检测信号是否为高电平，若是，则将对应的橡胶圈检测信号作为磨损信号；

根据所述磨损信号，确定其对应的导线位置，并将其作为所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置。

可选的，在本发明一实施例中，根据所述盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，确定盾构机橡胶圈的磨损结果包括：

根据盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，利用预设的磨损导线位置与磨损程度的对应关系，确定盾构机橡胶圈的磨损结果。

可选的，在本发明一实施例中，方法还包括：根据盾构机唇形圈的磨损结果，生成磨损预警信息。

本发明实施例还提供一种盾构机橡胶圈，所述橡胶圈包括：导线及干接点采集模块；

橡胶圈上设置有一个方槽及多个槽环，所述方槽用于放置所述干接点采集模块，所述槽环用于放置所述导线；所述干接点采集模块与所述导线连接，用于产生橡胶圈检测信号；

所述橡胶圈与上位机连接，将所述橡胶圈检测信号发送至上位机进行磨损检测处理。

可选的，在本发明一实施例中，橡胶圈还包括屏蔽线，屏蔽线用于连接橡胶圈与上位机。

可选的，在本发明一实施例中，干接点采集模块包括电气开关，电气开关与导线连接。

可选的，在本发明一实施例中，干接点采集模块还包括微控制单元，用于根据电气开关的闭合状态，生成橡胶圈检测信号。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

本发明通过实时采集盾构机橡胶圈检测信号，准确检测盾构机橡胶圈磨损情况，实现在满足目前生产工艺要求，最大化的降低了成本情况下，能够精确的检测橡胶圈的磨损量，及时更换橡胶圈，保证了盾构机完整的密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种盾构机橡胶圈磨损检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中确定磨断导线位置的流程图；

图3为本发明实施例一种盾构机橡胶圈的背面示意图；

图4为本发明实施例中盾构机橡胶圈的横截面示意图；

图5为本发明实施例中检测导线通断示意电路图；

图6为本发明实施例中橡胶圈槽环横截面示意图；

图7为本发明实施例中橡胶圈的安装横截面示意图；

图8为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种盾构机橡胶圈磨损检测方法及盾构机橡胶圈。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例一种盾构机橡胶圈磨损检测方法的流程图，本发明实施例提供的盾构机橡胶圈磨损检测方法的执行主体包括但不限于上位机。图中所示方法包括：

步骤S1，利用设置于盾构机橡胶圈上的干接点采集模块及其连接的多条导线，获取多个橡胶圈检测信号；

步骤S2，根据橡胶圈检测信号，确定盾构机橡胶圈上的磨断导线位置；

步骤S3，根据盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，确定盾构机橡胶圈的磨损结果。

其中，本发明通过在盾构机橡胶圈上设置干接点采集模块及其连接的多条导线，上位机可以采集到多个橡胶圈检测信号，并利用橡胶圈检测信号确定其磨损情况。

具体的，橡胶圈具备细导线及干接点采集模块，橡胶圈的唇口从边缘起，具有不同直径的等间距的槽环，用于放细导线。同时在唇口的上部开长方形的槽，用于放干接点采集模块，胶水，用于固定细导线和干接点采集模块，带屏蔽的导线，用于与设备外的上位机通信。

进一步的，所谓干接点就是电气开关，即打开和闭合两种状态。正常情况下，细导线与采集模块相连，是闭合状态，此时的橡胶圈检测信号为低电平；当细导线磨断之后，橡胶圈检测信号为变成高电平。根据电平的变化来判断橡胶的磨损，橡胶圈上槽的间距距离直接反映检测橡胶圈磨损量的精度。同时干接点采集模块会将此状态保存在本地，当上位机向采集模块查询某个细导线的状态时，可将此状态上报给上位机。除此之外，干接点采集模块根据智能算法和经验数据库，如果磨损量达到一定程度，超过经验预警数据时，会及时主动上报给上位机。

进一步的，盾构机橡胶圈上设置的导线之间相距预设距离，且每一导线均具有其在橡胶圈上对应的位置信息。根据预先设置及存储的导线位置信息，当判定某一导线为磨断导线时，可以获知该磨断导线对应的位置信息，即磨断导线位置。具体的，当某一橡胶圈检测信号为高电平，且持续预设时间时，例如2秒，则判定该橡胶圈检测信号对应的导线为磨断导线，其对应的位置为磨断导线位置。

进一步的，确定磨断导线位置后，可以得到盾构机橡胶圈的磨损结果。具体的，可以通过预先设定的方式，设置不同磨断导线位置对应的盾构机橡胶圈磨损量。由此，在获知磨断导线位置后，可以确定盾构机橡胶圈磨损结果。

具体的，根据盾构机橡胶圈磨损量的不同，可以根据实际工况需求，将磨损结果划分为轻微磨损、普通磨损及严重磨损。

作为本发明的一个实施例，如图2所示，根据橡胶圈检测信号，确定盾构机橡胶圈上的磨断导线位置包括：

步骤S21，判断橡胶圈检测信号是否为高电平，若是，则将对应的橡胶圈检测信号作为磨损信号；

步骤S22，根据磨损信号，确定其对应的导线位置，并将其作为盾构机橡胶圈上的磨断导线位置。

其中，如图5所示，CHECK1接MCU的IO口，实时检测此IO口电平变化，将细导线的两端接到接线端子上，此时，IO口为低电平；当细导线磨断之后，IO口变成高电平。当IO口变成高电平时，该橡胶圈检测信号作为磨损信号，其对应的导线位置为磨断导线位置。

作为本发明的一个实施例，根据盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，确定盾构机橡胶圈的磨损结果包括：根据盾构机橡胶圈上的磨断导线位置，利用预设的磨损导线位置与磨损程度的对应关系，确定盾构机橡胶圈的磨损结果。

其中，确定磨断导线位置后，可以得到盾构机橡胶圈的磨损结果。具体的，可以通过预先设定的方式，设置不同磨断导线位置对应的盾构机橡胶圈磨损量。由此，在获知磨断导线位置后，可以确定盾构机橡胶圈磨损结果。

具体的，由于导线设置在唇形圈上的位置不同，最外面的导线最先被磨损，不同位置的导线被磨断所代表的磨损量不同。可以通过预先实验的方式，对唇形圈进行磨损，当导线磨断后，测量当前唇形圈的磨损量，由此可以得到不同导线位置与磨损量的对应关系，即磨损导线位置与磨损程度的对应关系。

作为本发明的一个实施例，方法还包括：根据盾构机唇形圈的磨损结果，生成磨损预警信息。

其中，根据盾构机橡胶圈磨损量的不同，可以根据实际工况需求，将磨损结果划分为轻微磨损、普通磨损及严重磨损。当磨损结果为严重磨损时，可生成磨损预警信息，并向作业人员发送磨损预警信息，以此及时避免盾构机橡胶圈密封性不足带来的问题。

本发明通过实时采集盾构机橡胶圈检测信号，准确检测盾构机橡胶圈磨损情况，实现在满足目前生产工艺要求，最大化的降低了成本情况下，能够精确的检测橡胶圈的磨损量，及时更换橡胶圈，保证了盾构机完整的密封性。

如图3所示为本发明实施例一种盾构机橡胶圈的背面示意图，本发明盾构机橡胶圈具有操作简单、精确性高、走线少、能主动判断自身磨损量且能发出预警的优势。图中所示橡胶圈包括：导线1及干接点采集模块2；

橡胶圈上设置有一个方槽及多个槽环，方槽用于放置干接点采集模块2，槽环用于放置导线1；干接点采集模块2与导线1连接，用于产生橡胶圈检测信号；

橡胶圈与上位机连接，将橡胶圈检测信号发送至上位机进行磨损检测处理。

作为本发明的一个实施例，橡胶圈还包括屏蔽线3，屏蔽线用于连接橡胶圈与上位机。

作为本发明的一个实施例，干接点采集模块2包括电气开关，电气开关与导线1连接。

在本实施例中，干接点采集模块2还包括微控制单元，用于根据电气开关的闭合状态，生成橡胶圈检测信号。

在本实施例中，橡胶圈包括：细导线1及干接点采集模块2，橡胶圈的唇口从边缘起，具有不同直径的等间距的槽环(用于放细导线)，同时在唇口的上部开长方形的槽(用于放干接点采集模块)，胶水(用于固定细导线和干接点采集模块)，带屏蔽的导线(用于与设备外的上位机通信)。所谓干接点就是电气开关，即打开和闭合两种状态。正常情况下，细导线与采集模块相连，是闭合状态，如图5所示，CHECK1接MCU的IO口，实时检测此IO口电平变化，将细导线的两端接到接线端子上，此时，IO口为低电平；当细导线磨断之后，IO口变成高电平，根据电平的变化来判断橡胶的磨损，橡胶圈上槽的间距距离直接反映检测橡胶圈磨损量的精度，同时采集模块会将此状态保存在本地，当上位机向采集模块查询某个细导线的状态时，可将此状态上报给上位机，除此之外，采集模块根据智能算法和经验数据库，如果磨损量达到一定程度，超过经验预警数据时，会及时主动上报给上位机。

由此，本发明能够实时高精确全面的检测橡胶圈的磨损。结合目前的工艺，设置橡胶圈槽环间距1MM，槽深也为1MM,30AWG细铜丝导线，其结果为，根据每个槽内细导线的打开或者闭合状态，高精确性的判断橡胶圈的磨损量，同时也可以结合以往从而及时预判主驱动的密封性的破坏程度，及时主动上报状态。

其中，如图3及图4所示，所含物料清单有30AWG细铜导线1、干接点采集模块2、特制防水胶水、带屏蔽的导线、带槽的橡胶圈。

进一步的，图3所示唇形橡胶圈包括：橡胶圈的唇边31，橡胶圈的唇中部32，橡胶圈的唇顶部33，橡胶圈的外边缘34，橡胶圈向设备外引出的带屏蔽的数据线3，橡胶圈的外边缘面35，橡胶圈的唇部的中面36，橡胶圈的唇部的底面37，干接点数据采集模块2，30AWG细铜导线1。

其中，盾构机橡胶圈的制作结合唇形橡胶圈现有的外观，根据目前橡胶圈的制作工艺，制作一个从橡胶圈唇边31所示位置处开始，间距为1MM、深1MM的槽环，在干接点数据采集模块2的位置开一个21*10*15MM的长方体的槽，此槽用于放置干接点采集模块。如图6槽环横截面所示，将直径0.8MM的细软导线1围绕槽环放置，并用防水特制胶水固定；将干接点采集模块放置长方体的槽内，将细导线的一侧焊接采集模块的输入引脚，细导线的另外一端焊接在采集模块另一侧的焊盘(GND)上，图4是用三根细导线作为示例，可根据实际应用场景，增加细导线的条数，即增加测试的尺度。

进一步的，干接点数据采集模块2通过485通信与上位机通信，考虑到环境的复杂性，采集模块与上位机用带屏蔽的导线相连。

进一步的，橡胶圈的安装及在设备上的走线，示意图如图7所示，包括：跑道71，橡胶圈75，盾构机运行时，跑道71围绕橡胶圈运动。还包括：固定在橡胶圈槽环里的细软导线1，干接点采集模块2，采集模块连接屏蔽线3。带屏蔽的导线3引出盾构机外面和上位机通过应答的方式进行通信，当橡胶圈里的导线是导通状态时，干接点采集模块2按照通信协议向上位机发送状态码01，反之，发送状态码00。

进一步的，本发明橡胶圈考虑到实际应用，与上位机通信采用的有线485通信，也可以用无线通信方式代替有线通信，优点，减少布线。根据不同的应用场景，本发明可以用电池供电+无线通信方式，彻底摆脱布线的繁琐。此外，在橡胶圈上挖槽不是必须，技术成熟时，可以在生产橡胶圈时，直接将细导线和采集模块嵌入其中，不需要二次加工。干接点采集模块可用无线智能芯片代替，将芯片植入到橡胶圈内。

本发明通过实时采集盾构机橡胶圈检测信号，准确检测盾构机橡胶圈磨损情况，实现在满足目前生产工艺要求，最大化的降低了成本情况下，能够精确的检测橡胶圈的磨损量，及时更换橡胶圈，保证了盾构机完整的密封性。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。

如图8所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图8中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考现有技术。

如图8所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。

其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。

输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。

该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。

存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。

通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。

基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。