[發(fā)明專利]一種懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110334938.7
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113108772A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳小燕;林海榮;朱濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海米度測(cè)量技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01C21/00
• 分類號(hào): G01C21/00;G01C21/18;G01C21/16;G01C9/00;G01C15/00;G01C1/00
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31233
• 代理人: 錢文斌;宋纓

本發(fā)明涉及一種懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，包括：主動(dòng)棱鏡，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)的尾部；一臺(tái)全站儀，設(shè)置在隧道壁上，用于跟蹤所述主動(dòng)棱鏡并得到所述主動(dòng)棱鏡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；傾角儀，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部中間位置，用于檢測(cè)懸臂掘進(jìn)機(jī)主體的俯仰角數(shù)據(jù)；陀螺儀，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部中間位置，用于檢測(cè)懸臂掘進(jìn)機(jī)主體的方位角數(shù)據(jù)；所述計(jì)算機(jī)分別與所述全站儀、傾角儀和陀螺儀相連，并根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)、俯仰角數(shù)據(jù)和方位角數(shù)據(jù)計(jì)算懸臂前端鉆頭的位置數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠在通視條件較差的隧道內(nèi)向施工的懸臂掘進(jìn)機(jī)提供精確的導(dǎo)向數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域中的懸臂掘進(jìn)機(jī)，特別是涉及一種懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

懸臂掘進(jìn)機(jī)是一種挖掘公路隧道和煤礦常用的掘進(jìn)設(shè)備，有著安裝方便、操作靈活、成本低、效率高的特點(diǎn)，但是掘進(jìn)過程震動(dòng)較大，鉆頭前部粉塵大，導(dǎo)致不論人工還是設(shè)備都難以準(zhǔn)確測(cè)量鉆頭位置，更加難以控制，而如果沒有準(zhǔn)確的鉆頭位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，便無法計(jì)算出實(shí)時(shí)的超欠挖情況，更加無法進(jìn)行掘進(jìn)機(jī)的自動(dòng)控制了。

目前使用的導(dǎo)向系統(tǒng)有傳統(tǒng)單臺(tái)全站儀導(dǎo)向系統(tǒng)和雙臺(tái)全站儀導(dǎo)向系統(tǒng)，其中傳統(tǒng)的單臺(tái)全站儀導(dǎo)向系統(tǒng)在使用過程中只能追蹤一個(gè)棱鏡，因此只能假設(shè)懸臂掘進(jìn)機(jī)機(jī)身不發(fā)生水平轉(zhuǎn)動(dòng)，而懸臂掘進(jìn)機(jī)在實(shí)際工作中不可能不發(fā)生水平轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳統(tǒng)的單臺(tái)全站儀測(cè)量系統(tǒng)缺乏這個(gè)必要數(shù)據(jù)，導(dǎo)致測(cè)量精度較差；雙臺(tái)全站儀方案除了設(shè)備成本高之外，由于要求兩臺(tái)全站儀和兩個(gè)主動(dòng)棱鏡之間完全通視，因此要求測(cè)量通道較大，在測(cè)量通道較小或者遮擋較多的隧道施工中會(huì)遇到使用上的限制，另外兩臺(tái)全站儀很難保證嚴(yán)格的測(cè)量同步，測(cè)量的不同步在震動(dòng)較大的懸臂掘進(jìn)機(jī)工作中會(huì)引起一定的數(shù)據(jù)跳動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，能夠在通視條件較差的隧道內(nèi)向施工的懸臂掘進(jìn)機(jī)提供精確的導(dǎo)向數(shù)據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，包括：主動(dòng)棱鏡，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)的尾部；一臺(tái)全站儀，設(shè)置在隧道壁上，用于跟蹤所述主動(dòng)棱鏡并得到所述主動(dòng)棱鏡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；傾角儀，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部中間位置，用于檢測(cè)懸臂掘進(jìn)機(jī)主體的俯仰角數(shù)據(jù)；陀螺儀，設(shè)置在所述懸臂掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部中間位置，用于檢測(cè)懸臂掘進(jìn)機(jī)主體的方位角數(shù)據(jù)；所述計(jì)算機(jī)分別與所述全站儀、傾角儀和陀螺儀相連，并根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)、俯仰角數(shù)據(jù)和方位角數(shù)據(jù)計(jì)算懸臂前端鉆頭的位置數(shù)據(jù)。

所述主動(dòng)棱鏡有兩個(gè)，分別位于所述懸臂掘進(jìn)機(jī)尾部的兩側(cè)。

所述全站儀的測(cè)量范圍大于150度，且最高頻率為20Hz。

所述計(jì)算機(jī)通過計(jì)算懸臂前端鉆頭的位置數(shù)據(jù)時(shí)，其中，X,Y,Z為懸臂與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身轉(zhuǎn)軸中心點(diǎn)的位置；X1,Y1,Z1為所述主動(dòng)棱鏡的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；D為懸臂與掘進(jìn)機(jī)機(jī)身轉(zhuǎn)軸中心點(diǎn)距離所述主動(dòng)棱鏡的空間距離；azimuth＝azimuth0+α，azimuth為所述懸臂掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的當(dāng)前方位角，azimuth0為所述懸臂掘進(jìn)機(jī)機(jī)身的初始方位角；α＝T1-T0，其中，T1為所述陀螺儀檢測(cè)的當(dāng)前方位角數(shù)據(jù)，T0為所述陀螺儀檢測(cè)的初始方位角數(shù)據(jù)；pitch為所述傾角儀檢測(cè)到的俯仰角數(shù)據(jù)。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本發(fā)明通過增加一個(gè)陀螺儀，利用陀螺儀對(duì)懸臂掘進(jìn)機(jī)工作過程中的方位角進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，確保了測(cè)量精度，同時(shí)利用該陀螺儀后可以只是用一臺(tái)全站儀追蹤棱鏡，因此能夠在通視條件較差的隧道內(nèi)使用，且不需要考慮測(cè)量同步問題，使用更為方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的背面剖視圖；

圖2是本發(fā)明中懸臂掘進(jìn)機(jī)測(cè)量系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖。

具體實(shí)施方式