[發明專利]基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位系統及方法

有效

• 申請號: 201810925807.4
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109238137B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 靳寶成;李國良;符亞鵬;何永旺;嚴文翔;陳霄漢;黃雙林;司劍鈞;劉國慶;史先偉;徐沖;程芳卉
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

1.基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位方法，其特征在于：

所述方法構建了定位系統，包括：

激光測距儀(2)，安裝于拱架安裝機(1)外部，用于量測激光源點至已拼裝完成的兩排拱架上目標點位之間的距離，激光測距儀(2)上安設若干角度控制器，實現多自由度轉動功能；

中心控制器，位于拱架安裝機(1)操作室內，通過通信電纜與激光測距儀(2)及激光測距儀(2)上的角度控制器互聯，用于控制激光測距儀(2)測距并接收其采集的距離數據，經過幾何關系計算，得到激光源點至待拼裝拱架縱向相應目標點位的距離，進而計算得到激光源點射向待拼裝拱架縱向相應目標點位需轉動的角度值，并向安設在激光測距儀(2)上的角度控制器發出相應的角度轉動指令來控制激光測距儀(2)轉動；

所述方法由以下步驟實現：

沿隧道縱向依次推進施工拱架，拱架拼裝區段內的第n-1榀拱架(3)和第n榀拱架(4)已完成拼裝，第n+1榀拱架(5)為待拼拱架；

拱架安裝機(1)定位后，拱架安裝機(1)外部安裝的激光測距儀(2)分別測量激光源點至第n-1榀拱架(3)和第n榀拱架(4)上位于同一條縱向直線上的兩個目標點位之間的距離，并將距離數據發送給中心控制器；

中心控制器通過幾何關系計算，獲得激光源點至待拼裝拱架縱向共線目標點位的距離，進而計算得到激光源點射向待拼裝拱架縱向相應目標點位需轉動的角度值，并向激光測距儀(2)發出相應的角度轉動指令；

激光測距儀(2)收到中心控制器的控制指令，轉動后射向待拼裝拱架縱向相應目標點位，實現待拼裝拱架縱向相應目標點位的定位；

中心控制器接收距離數據后的計算過程包括：

其中：

O₀為激光源點，O_n-1為第n-1榀拱架(3)上的目標點位，O_n為第n榀拱架(4)上的目標點位，O_n+1為第n+1榀拱架(5)上的目標點位，O_n-1、O_n、O_n+1縱向共線；

d₁為O_n-1與O_n間的距離，d₂為O_n與O_n+1間的距離；

L_n-1為O₀至O_n-1之間距離，L_n為O₀至O_n之間距離；

γ為O₀與O_n-1的連線與隧道縱向的夾角，θ為激光測距儀(2)所需的轉動夾角；

已知d₁和d₂，由L_n-1和L_n通過式(a)和(b)，計算得到L_n+1，再根據式(c)和(d)計算得到θ。

2.根據權利要求1所述的基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位方法，其特征在于：

已拼裝完成的兩排拱架上的目標點位為拱架接頭，通過拱架定位系統獲得的最終定位點為待拼裝拱架縱向共線的拱架接頭目標點位，實現待拼裝拱架環向分節接頭位置的準確定位。

3.根據權利要求2所述的基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位方法，其特征在于：

已拼裝完成的兩排拱架上的目標點位與激光測距儀(2)縱向共線，通過拱架定位系統獲得的最終定位點也與激光測距儀(2)縱向共線，實現待拼裝拱架縱向間距的準確定位。