專利名稱：微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種激光測量裝置，特別是一種微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置，屬于用于隧道工程的激光技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
頂管機(jī)的姿態(tài)測量方法很多，目前常用的測量方法有人工測量法、激光測量法、陀螺羅盤法、自動跟蹤全站儀測量法等，這些測量方法均有成功應(yīng)用的實(shí)例，但要用于微型頂管的測量都難于實(shí)現(xiàn)。分析上述幾種測量方法無法進(jìn)行；陀螺儀設(shè)備目前尚較大，無法安裝到機(jī)頭，全站儀價格昂貴，經(jīng)文獻(xiàn)檢索尚未發(fā)現(xiàn)在微型頂管機(jī)的機(jī)頭上，設(shè)置激光測量裝置來測量微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置。使其能在小口徑頂管中運(yùn)用的姿態(tài)測量及控制方法，能有效地控制好整個推進(jìn)過程中的機(jī)頭姿態(tài)及隧道軸線，并能保證其他管線不受損害。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型主要包括激光光源、光靶、測量環(huán)、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、傾斜儀組成，光靶設(shè)置在測量環(huán)上，攝像機(jī)朝光靶方向設(shè)置，輔以適當(dāng)?shù)恼彰?，傾斜儀固定于微型頂管機(jī)機(jī)頭中，其信號經(jīng)過微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)PLC可編程控制器送到控制臺的計(jì)算機(jī)，攝像機(jī)的信號直接送到計(jì)算機(jī)。控制臺上能夠監(jiān)視光點(diǎn)的位置，并通過計(jì)算機(jī)取得頂管機(jī)同推進(jìn)軸線的偏差值以及相關(guān)施工參數(shù)。該裝置可分手動、自動兩種控制方式進(jìn)行。
在始發(fā)井的基準(zhǔn)點(diǎn)上設(shè)置激光光源，使激光束沿管節(jié)中預(yù)留通道入射到設(shè)置在機(jī)頭的光靶上，以此檢測頂管機(jī)機(jī)頭的位置和姿態(tài)。改進(jìn)光靶的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)安裝一個測量環(huán)，使光點(diǎn)在微型頂管機(jī)機(jī)頭旋轉(zhuǎn)后均處于水平位置的最高點(diǎn)，避免微型頂管機(jī)機(jī)頭旋轉(zhuǎn)而引起的測量誤差。用一臺超小型攝像機(jī)監(jiān)視光靶，使操作人員在控制臺的監(jiān)視器上通過監(jiān)視光靶上光點(diǎn)的位置，來確定機(jī)頭的高程和平面的偏差，用糾偏操作來糾正機(jī)頭的偏離，同時將光點(diǎn)位置信號送計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化處理，得到機(jī)頭的高程和平面的偏差量，再根據(jù)掘進(jìn)距離計(jì)算出偏離推進(jìn)軸線的偏差值。機(jī)頭姿態(tài)控制可由控制糾偏千斤頂來達(dá)到的，通過對4只千斤頂編排組合，對各千斤頂以不同作用力來使整個機(jī)頭達(dá)到糾偏的控制。
本實(shí)用新型有效解決了隧道工程中微型頂管機(jī)的機(jī)頭上，設(shè)置激光測量裝置來測量微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)的技術(shù)難題，能在小口徑頂管中運(yùn)用的姿態(tài)測量及控制方法，機(jī)頭姿態(tài)控制可控制對各千斤頂以不同作用力來使整個機(jī)頭達(dá)到糾偏的控制。能有效地控制好整個推進(jìn)過程中的機(jī)頭姿態(tài)及隧道軸線，并能保證其他管線不受損害。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型光靶示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型主要包括激光光源1、光靶2、測量環(huán)3、攝像機(jī)4、計(jì)算機(jī)5、傾斜儀6，光靶2設(shè)置在測量環(huán)3上，攝像機(jī)4朝光靶2方向設(shè)置，輔以適當(dāng)?shù)恼彰?，傾斜儀6固定于微型頂管機(jī)機(jī)頭中，其信號經(jīng)過微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)PLC可編程控制器送到控制臺的計(jì)算機(jī)5，攝像機(jī)4的信號直接送到計(jì)算機(jī)5。控制臺上能夠監(jiān)視光點(diǎn)的位置，并通過計(jì)算機(jī)5取得頂管機(jī)同推進(jìn)軸線的偏差值以及相關(guān)施工參數(shù)。測量環(huán)3設(shè)置在微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)。該裝置可分手動、自動兩種控制方式進(jìn)行。
如圖2所示，當(dāng)頂管機(jī)出洞推進(jìn)時，將激光光源1激光點(diǎn)調(diào)整在光靶2上的“0”位置，在頂進(jìn)過程中，激光點(diǎn)開始移動至“A”或“B”點(diǎn)，其平面偏差分別為+A1或-B1，高程偏差分別為+A2或-B2，操作人員根據(jù)光靶的刻度結(jié)合機(jī)頭內(nèi)配置的傾斜儀6顯示坡度和轉(zhuǎn)角，可以進(jìn)行糾偏操作，使光點(diǎn)返回“0”，并使機(jī)頭的坡度和轉(zhuǎn)角保持在一定的范圍內(nèi)。同時，在機(jī)頭內(nèi)還配置二臺攝像機(jī)4分別監(jiān)視兩個糾偏千斤頂?shù)纳炜s距離，根據(jù)糾偏千斤頂伸或縮的刻度確定糾偏千斤頂?shù)膶?shí)際工作情況。
在自動控制時，通過計(jì)算機(jī)5計(jì)算得到機(jī)頭的偏差值，控制執(zhí)行裝置進(jìn)行自動糾偏。本實(shí)用新型機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置可使操作人員能實(shí)時觀察到機(jī)頭的高程和平面偏差，并及時觀察到偏差控制的實(shí)際效果。還通過計(jì)算機(jī)5的處理得到偏離軸線的數(shù)據(jù)，從而使推進(jìn)軸線滿足設(shè)計(jì)要求。
權(quán)利要求1.一種微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置，主要包括激光光源(1)、光靶(2)、攝像機(jī)(4)、計(jì)算機(jī)(5)、傾斜儀(6)，其特征在于還包括測量環(huán)(3)，光靶(2)設(shè)置在測量環(huán)(3)上，攝像機(jī)(4)朝光靶(2)方向設(shè)置，傾斜儀(6)固定于機(jī)頭中，攝像機(jī)(4)的信號直接送到計(jì)算機(jī)(5)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置，其特征是測量環(huán)(3)設(shè)置在微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)。
專利摘要一種微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)激光測量裝置屬于用于隧道工程的激光技術(shù)領(lǐng)域。主要包括激光光源、光靶、測量環(huán)、攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、傾斜儀組成，光靶設(shè)置在測量環(huán)上，攝像機(jī)朝光靶方向設(shè)置，輔以適當(dāng)?shù)恼彰?，傾斜儀固定于微型頂管機(jī)機(jī)頭中，其信號經(jīng)過微型頂管機(jī)機(jī)頭內(nèi)PLC可編程控制器送到控制臺的計(jì)算機(jī)，攝像機(jī)的信號直接送到計(jì)算機(jī)。本實(shí)用新型有效解決了隧道工程中微型頂管機(jī)的機(jī)頭上，設(shè)置激光測量裝置來測量微型頂管機(jī)的機(jī)頭姿態(tài)的技術(shù)難題，能在小口徑頂管中運(yùn)用的姿態(tài)測量及控制方法，機(jī)頭姿態(tài)控制可控制對各千斤頂以不同作用力來使整個機(jī)頭達(dá)到糾偏的控制。能有效地控制好整個推進(jìn)過程中的機(jī)頭姿態(tài)及隧道軸線，并能保證其他管線不受損害。
文檔編號G01C15/00GK2601390SQ0322923
公開日2004年1月28日 申請日期2003年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者顧德焜, 劉文偉, 呂建中, 洪偉, 楊磊, 傅德明 申請人:上海隧道工程股份有限公司