[發明專利]一種隧道開挖快速放樣裝置和放樣方法

在審

• 申請號: 201810042867.1
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108387221A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 張志強;鄒冠祺;丁晨曦
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 蔣姝泓

1.一種隧道開挖快速放樣裝置，其特征在于，包括集成箱和固定集成箱的支撐系統；集成箱內安裝有控制裝置、掃描裝置、投影裝置和電源，掃描裝置的發射鏡頭、接收鏡頭以及投影裝置的投影鏡頭均位于集成箱表面，掃描裝置和投影裝置均通過數據線與控制裝置連接。

2.根據權利要求1所述的隧道開挖快速放樣裝置，其特征在于，所述集成箱上還設置有控制裝置顯示屏。

3.根據權利要求1所述的隧道開挖快速放樣裝置，其特征在于，所述支撐系統為安裝有轉動云臺的三腳架，所述集成箱安放在轉動云臺上。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的隧道開挖快速放樣裝置，其特征在于，所述掃描裝置為三維激光掃描儀。

5.根據權利要求1-3中任一項所述的隧道開挖快速放樣裝置，其特征在于，所述投影裝置為激光投影器。

6.一種采用如權利要求1所述的隧道開挖快速放樣裝置進行放樣的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將待放樣隧道的軸線、斷面形狀、炮眼布置信息輸入到所述放樣裝置的控制裝置中；

(2)將所述放樣裝置帶入距隧道掌子面一定距離處；

(3)以集成箱的底面為基面對集成箱作簡單的整平，使得集成箱轉動時大體繞某一鉛直軸線水平轉動；

(4)開啟所述放樣裝置的電源，啟動控制裝置，轉動集成箱，使掃描裝置發射鏡頭、掃描裝置接收鏡頭對準隧洞測量控制點，并對測量控制點進行掃描，測量控制基準點信息被存儲到控制裝置中；

(5)轉動集成箱并將掃描裝置發射鏡頭、掃描裝置接收鏡頭對準隧洞掌子面，對掌子面進行掃描，掌子面和開挖輪廓的三維信息經掃描校正處理后存儲到控制裝置中；

(6)控制裝置將步驟(1)初始輸入的信息和步驟(4)、(5)掃描到的信息進行匹配處理，分析得到炮眼在掌子面上的位置數據和分布圖形；

(7)所述投影裝置將步驟(6)得到的位置數據和分布圖形進行投影校正處理，然后投影到掌子面上，根據掌子面上投影的炮眼位置標注孔位，完成放樣。

7.根據權利要求6所述的隧道開挖快速放樣方法，其特征在于，步驟(5)所述掃描校正處理原理為掃描得到的坐標點在掃描系統的坐標經過坐標變換轉換到大地系統的坐標，處理原理公式為：P_L＝(x_L,y_L,z_L,1)^T為掃描坐標點，P_E＝(x_E,y_E,z_E,1)^T為大地系統坐標點，為掃描坐標整體轉換矩陣，其中為旋轉轉換矩陣，為平移轉換矩陣。

8.根據權利要求6所述的隧道開挖快速放樣方法，其特征在于，步驟(6)所述匹配處理原理為確保大地坐標系統中點炮眼點坐標點與相應的推測坐標點之間的誤差距離小于預測距離，處理原理公式為：其中，x_E,y_E,z_E為大地坐標系統中點炮眼點x軸、y軸、z軸方向的目標坐標，x'_E,y'_E,z'_E為大地坐標系統中點炮眼點x軸、y軸、z軸方向的推測坐標，d為系統設定容許誤差。

9.根據權利要求6所述的隧道開挖快速放樣方法，其特征在于，步驟(7)所述投影校正處理原理為將要投影的點在大地坐標系統的坐標經過坐標變換轉換到投影坐標系統中的坐標，處理原理公式為： P_E＝(x_E,y_E,z_E,1)^T為大地系統坐標點，P_P＝(x_P,y_P,z_P,1)^T為投影坐標點，為投影坐標整體轉換矩陣，其中為旋轉轉換矩陣，為平移轉換矩陣。