[發明專利]一種變曲率小口徑曲線掘進機的導向方法

有效

• 申請號: 201910090015.4
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109611111B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 賈連輝;潘明華;孟祥波;龔廷民;劉恒杰;林福龍;張九宇
• 申請（專利權）人: 中鐵工程裝備集團有限公司
• 主分類號: E21D9/10
• 分類號: E21D9/10
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

1.一種變曲率小口徑曲線掘進機的導向方法，其特征在于，其步驟如下：

步驟一：在掘進機的尾部及每段管節的尾部安裝激光靶，管節的激光靶上安裝平行光管(10)，平行光管(10)發射的激光可到達前一管節或掘進機的激光靶上；

步驟二：以每個激光靶為一個節點，在掘進開始前，利用全站儀測量掘進機和始發管節的節點坐標，建立相鄰節點之間的折線，從而獲得每段折線的長度、俯仰角和水平方位角，與激光靶測量的節點的光斑坐標相結合，建立關于末端節點與下一節點之間折線的俯仰角和水平方位角的數學模型；

步驟三：掘進開始后，利用全站儀(7)實時測量末端節點的坐標，通過數學模型確定末端節點與下一節點之間折線的俯仰角和水平方位角；

步驟四：利用下一節點的激光靶測量的光斑坐標變化量計算相對于初始位置末端節點的角度偏移量，利用角度偏移量修正折線的角度，根據修正的角度計算當前節點的坐標；

步驟五：根據已獲得的當前節點的坐標和折線角度，重復步驟四，獲取下一節點的坐標，直到獲得第一節點的坐標；

步驟六：掘進過程中，不斷推進并安裝新的管節，用全站儀來測量當前最后一段管節的尾部的激光靶的坐標變化，接著重復步驟三-五，更新此時掘進機的實際坐標；

所述步驟二中掘進機(4)上設有激光靶I(1)，始發管節為管節I(5)，管節I(5)上設有激光靶II(2)，激光靶I(1)形成節點I(15)，激光靶II(2)形成節點II(16)，末端節點為管節I(5)后端管節II(6)上的激光靶III(3)形成的節點III(17)，節點I(15)與節點II(16)之間的折線為折線段L1，節點III(17)與其下一節點的節點II(16)之間的折線為折線段L2；

所述步驟二中末端節點與其下一節點之間折線的俯仰角和水平方位角是折線段L2的俯仰角和水平方位角，俯仰角和水平方位角的數學模型通過節點III(17)上激光靶的中心線與折線段L2的夾角固定不變確定，實現方法為：

S21，全站儀測量節點III(17)和節點II(16)的坐標從而確定折線段L2的俯仰角V_L2和水平方位角H_L2；

S22，節點III(17)的激光靶實時感應的全站儀發射激光產生光斑的光斑坐標(u₃，v₃)，確定光斑坐標(u₃，v₃)與全站儀發射激光的角度θ_u和θ_v，u₃和v₃分別表示光斑與激光靶III(3)的中心線水平方向和豎直方向的距離；

S23，節點III(17)上激光靶的中心線與折線段L2的夾角為：

Δ_v＝V_L2-V-θ_v；

其中，H和V分別表示全站儀發射到節點III(17)上的激光的水平角和垂直角；θ_u和θ_v分別表示節點III(17)上的光斑與全站儀發射激光的水平角和垂直角；Δ_h和Δ_v分別表示激光靶III(3)的中心線與折線段L2的水平角和垂直角；

S24：在掘進中，折線段L2實時的俯仰角和水平方位角分別為：

V_L2＝V+θ_v+Δ_v；

2.根據權利要求1所述的變曲率小口徑曲線掘進機的導向方法，其特征在于，所述光斑坐標(u₃，v₃)與全站儀發射激光的角度θ_u和θ_v分別為：其中，f表示激光靶III(3)中凸透鏡(13)的焦距。