[發明專利]一種用于雙護盾TBM視覺測量系統

在審

• 申請號: 202010205979.1
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111457904A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 張曉日;張景程;杜文陽;劉孟健;趙旭曄;許東旭
• 申請（專利權）人: 力信測量（上海）有限公司;天津恒度量子精密儀器技術有限公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 韓帥

本發明公開一種用于雙護盾TBM視覺測量系統，包括感光靶、激光器、靶標和控制器，激光器安裝于靶標上并固定在前盾體后端面上，感光靶和控制器放置在支撐盾前端面上，感光靶內設有光學傳感器，所述激光器發射的激光入射至所述感光靶上，激光器和光學傳感器分別和控制器連接；雙護盾TBM在曲線隧道掘進時，激光器發射激光，激光射入感光靶內的光學傳感器上，得到光斑圖像進行實時處理，在通過一定的算法解算出前盾的位姿信息，從而得到前盾與支撐盾之間的相對位姿，提高了實時性和數據的準確性。

技術領域

本發明涉及一種單目視覺技術，具體涉及一種用于雙護盾TBM視覺測量系統。

背景技術

在地鐵和隧道等地下施工過程中，盾構施工法具有自動化程度高，安全高效，精度高，對周圍地表環境干擾小等優勢，得到了廣泛的發展和應用。盾構施工法是指采用盾構機進行隧道施工作業的方法^[1]。盾構在開始位置的工作豎井內安裝完成后，開始沿隧道設計軸線進行掘進，盾構在掘進的同時拼裝管片形成襯砌，并通過混泥土對襯砌進行加固，從而形成隧道。自1928年世界上第一條用盾構法施工的隧道在倫敦泰晤士河建設以來己經有180多年的發展歷史，這項工程開創了盾構施工法隧道的先河。隨后，盾構施工法隧道在英國、德國、美國、日本、法國和中國等國家得到了進一步的發展。20世紀90年代，盾構施工法得到了飛速的發展，取得了驚世駭俗的成就，日本東京灣道路隧道被稱之為超大型道路交通盾構施工法隧道的工程典范。進入21世紀以來，我國的隧道及地下鐵路事業進入高速發展時代，中國成為了世界上最大的隧道及地下工程施工市場，擁有著廣闊的發展前景。目前，我國的城市軌道交通建設正面臨著史無前例的高速發展，北京、上海、廣州等大城市每年仍然在以百億的投資速度繼續發展著地下隧道工程建設。

隨著盾構施工法的廣泛應用，盾構機有了較快的發展，先進的盾構機在地下工程中充分發揮其優越性^[2]。雙護盾硬巖隧道掘進機(Double Shield Universal CompactTBM，簡稱DSUC TBM)集電、機、氣、液、光、信息技術于一體，是一種新型、先進高效、高智能的盾構機。雙護盾硬巖隧道掘進機主要包括帶有刀盤及其驅動、主軸承等的前盾體，裝有支撐設備的后盾體，伸縮油缸和拼裝系統等部分組成^[3]。前盾體和后盾體通過伸縮油缸連接，伸縮油缸通過前后伸縮實現前盾體相對后盾體的前后伸縮；伸縮油缸兩端的連接處都裝有球鉸，并且呈環形分布，通過控制不同的伸縮油缸保證前盾體與后盾體之間有一定的旋轉擺動角度，伸縮油缸可實現前后伸縮，從而實現前盾體相對后盾體的位姿運動，前盾相對后盾前后距離變動范圍為3.5m～5m。雙護盾硬巖隧道掘進機可以解決小半徑轉彎隧道，巖石強度高，巖石性質復雜等問題，并且其具備施工速度快、效率高、質量優特點，在硬巖等掘進中成為首要的選擇。

在施工過程中，盾構機只能前進無法后退，對盾構機掘進位姿的施工要求精確，必須保證盾構機沿著隧道既定的設計路線掘進，才能確保隧道順利貫通。盾構機位姿的實時測量是保證精確施工的重要方法。在盾構機掘進過程中，實時精確測量盾構機的位姿，并結合既定的隧道設計曲線，及時調整盾構機的位姿，從而確保盾構機實際掘進線路與既定設計曲線之間的偏差在一定范圍內^[4,5]。對于雙護盾硬巖隧道掘進機，目前，缺乏較好的導向系統實時測量前盾體位置，尤其是其前盾體盾首中心的空間精確定位^[6]。隨著雙護盾硬巖隧道掘進機在實際應用越來越廣泛，其前盾體盾首中心的空間精確定位與支撐盾相對位姿就成為當務之急。

針對上述技術問題，如何提供一種較為方便，重復性低的雙護盾TBM視覺測量系統就成了本領域技術人員的長期技術訴求。

發明內容

為了克服背景技術中存在的不足，本發明提供了一種能夠高效準確的解決雙護盾TBM在掘進施工的雙護盾TBM前盾與支撐盾之間的相對位姿的測量方法。

為實現如上所述的發明目的，本發明采用如下所述的技術方案：