[发明专利]一种隧道预切槽机及其导向系统

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种隧道预切槽机及其导向系统。

背景技术

隧道预切槽机在隧道施工过程中获取隧道预切槽机的机身姿态，根据隧道设计方案在隧道中进行姿态调整对于隧道施工非常重要。隧道预切槽机一般都包括行走装置、安装在行走装置上的机身、安装在机身上用于工作时支撑机身的支腿装置、铰接在机身上设置有转轴的刀架装置、以及安装在刀架装置上的刀具装置。加工轴线段为预设的重合于刀架装置转轴的一根线段。当刀架装置绕加工轴线段转动时，刀具装置沿隧道顶部切出垂直于加工轴线段的切槽，加工轴线段的位置决定该切槽的位置。开动行走装置可以调整机身位置使得加工轴线段与隧道设计轴线处于同一个垂直平面内，再开动支撑装置以调整支撑装置的高度可以使加工轴线段与隧道设计轴线重合。传统测量和导向常常是采用经纬仪和水准仪测量、人工读数、处理分析偏差的方法进行测量，这会导致测量人因误差大，效率低。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种隧道预切槽机及其导向系统。这种导向系统用于隧道预切槽机可以实现了智能化定位，减少人力劳动，提高工作效率和准确率。

隧道预切槽机包括两个相对隧道预切槽机的机身固定的公共点和预设的加工轴线段，公共点和加工轴线段的端点在相对于隧道预切槽机的机身固定的第一坐标系中的坐标已知，这种隧道预切槽机还包括以下所述的导向系统。

导向系统包括：测量单元，用于测量公共点的在相对于隧道固定的第二坐标系中的坐标，以及测量隧道预切槽机的机身向在相对机身固定的两个相互垂直方位的两个倾斜角度；控制单元，用于根据两个公共点在第一坐标系和第二坐标系中的坐标、两个倾斜角度、加工轴线段的端点在第一坐标系中的坐标以及隧道预设线在第二坐标系中的坐标来计算隧道预切槽机的加工轴线段与隧道预设线之间的位置偏差。

在一个具体的实施例中，第一坐标系构造为两条坐标轴与机身的上下方向垂直的直角坐标系，两个相互垂直的方位分别与第一坐标系垂直于机身的上下方向垂直的两条坐标系平行。这样设置的好处在于可以减少对欧勒角的计算，简化了计算步骤。

在一个具体的实施例中，系统还包括连接于控制单元的显示单元，用于显示位置偏差信息。这样设置的好处在于隧道预切槽机的操作员可以直观的看到加工轴线段与隧道预设线之间的位置偏差的程度。

在一个具体的实施例中，测量单元包括设置在各个公共点处的棱镜、连接于控制单元的并能与棱镜之间形成光传输的全站仪、固定在隧道内的第二坐标系的坐标已知的后视棱镜，以及连接于控制单元且设置在机身上的双轴倾斜仪，其中，全站仪用于测量棱镜在第二坐标系中的坐标并发送到控制单元，双轴倾斜仪用于测量两个倾斜角度并发送到控制单元。

在一个具体的实施例中，全站仪包括第一无线通信机构，控制单元包括第二无线通信机构，全站仪与控制单元通过第一无线通信机构与第二无线通信机构相连。设置第一无线通信机构与第二无线通信机构，避免使用通信电缆进行长距离通信，避免通信电缆牵绊隧道预切槽机以及其他运输设备。

在一个具体的实施例中，两个棱镜设置成在机身前后方向的投影距离在1000mm以上或/和在机身上下方向的投影距离在500mm以上。这样设置的好处在于导向系统测得的数据更加精确。

在一个具体的实施例中，全站仪包括自动识别模块，用于自动识别并跟踪两个棱镜。这样就可以实现全站仪的自动测量和实时测量。

在一个具体的实施例中，第二坐标系构造成第二直角坐标系，第二直角坐标系的一条坐标轴与竖直方向平行。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明的一种实施方式的棱镜在隧道预切槽机上的安装示意图，

图2为本发明的一种实施方式的导向系统的连接示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

在本实施例中，控制单元计算隧道预切槽机的机身姿态，第一步为计算相对于机身1固定的第一坐标系与相对于隧道9固定的第二坐标系之间的转换关系。例如，隧道设计方案以某城市的城市坐标系为依据绘制而成，该城市坐标系则为第二坐标系，隧道设计轴线91为第二坐标系内位置已知的隧道预设线。加工轴线段11在第一坐标系内，欲比较隧道设计轴线91与加工轴线段11的位置关系则需要计算出第一坐标系与第二坐标系的转换关系。