[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

本發明涉及基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位系統及方法，所述系統包括：激光測距儀，安裝于拱架安裝機外部，具有多自由度轉動功能，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；中心控制器，與激光測距儀互聯，用于接收激光測距儀采集的距離數據，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，并向激光測距儀發出相應的角度轉動指令。本發明能實現待拼拱架縱向間距、環向分節接頭位置的準確自動定位，有效確保拱架的安裝精度。

技術領域

本發明屬于交通隧道工程機械化施工領域，具體涉及一種基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位系統及方法。

背景技術

軟弱圍巖隧道中拱架是噴錨支護的主要組成部分，隧道圍巖巖性決定了噴錨支護中拱架布設間距及拱架型號，拱架的安裝精度直接關系到噴錨支護的質量，若定位失準，易造成初支結構失穩。

目前，隧道機械化施工中采用的拱架安裝機已經代替了起初的人力拼裝拱架，但主要是用于機械抓取拱架、人力輔助完成拼裝，拱架定位還需借助于人工量測的手段，自動定位功能相對較差，拼裝精度難以精確保證。因此，研制新型的能夠自動定位待拼拱架拼裝目標點位的設備，實現拱架縱向、環向位置的準確定位，確保噴錨襯砌的施工質量，并降低人力勞動成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位系統及方法，能實現待拼拱架縱向間距、環向分節接頭位置的準確自動定位，有效確保拱架的安裝精度。

本發明所采用的技術方案為：

基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位系統，其特征在于：

所述系統包括：

激光測距儀，安裝于拱架安裝機外部，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，位于拱架安裝機操作室內，通過通信電纜與激光測距儀及激光測距儀上的角度控制器互聯，用于控制激光測距儀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轉動。

基于隧道施工用拱架安裝機的拱架定位方法，其特征在于：

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榀拱架和第n榀拱架已完成拼裝，第n+1榀拱架為待拼拱架；

拱架安裝機定位后，拱架安裝機外部安裝的激光測距儀分別測量激光源點至第n-1榀拱架和第n榀拱架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，并向激光測距儀發出相應的角度轉動指令；

激光測距儀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：