[发明专利]一种顶管机姿态测量装置及其顶管机姿态测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量装置及其测量方法，尤其涉及一种顶管机姿态测量装置及其顶管机姿态测量方法。

背景技术

随着我国城市化建设的不断推进与发展，顶管法施工以其不需要开挖地面、占地面积少、交通影响小、开挖速度快、经济、环保的优势在综合管廊、地下通道等项目建设中不断发挥重要作用。但是由于地层土质变化、千斤顶推力不均、回填注浆不均、尾盾间隙不均以及已拼管节轴线不准等因素，顶管机很容易发生侧向偏转的现象，产生姿态偏差。已有姿态测量装置通过激光靶显示姿态偏差，并通过摄像头接入控制台，智能化、自动化程度低。

发明内容

针对上述提出的问题，本发明提供一种顶管机姿态测量装置及其顶管机姿态测量方法，其实现顶管机姿态信息的实时显示，为顶管机纠偏提供实用信息。

本发明的解决方案是：一种顶管机姿态测量装置，其包括：

激光器，其安装在顶管机工作的井内；

平面光电传感器阵列，其以竖直的方式安装在顶管机的机头处，并与所述激光器正对，所述平面光电传感器阵列随所述机头摆动时，所述激光器的激光束水平照射到所述平面光电传感器阵列上，使所述平面光电传感器阵列中相应的光电传感器因感受激光束而输出电压信号；

数据采集卡，其采集所述平面光电传感器阵列输出的电压信号；

处理器，其接收所述数据采集卡采集的数据信号进行数据处理，显示、记录所述顶管机的机头摆动的方位和幅度，描绘所述顶管机的机头摆动的轨迹，并进行数据存储；

其中，所述处理器的处理方法为：

步骤一、得到所述数据采集卡采集的数据信号；

步骤二、根据所述数据信号，获得所述平面光电传感器阵列上因感受激光束而输出电压信号的光电传感器；

步骤三、根据所述数据采集卡连续性采集来的数据信号，对每次获得的相应光电传感器进行轨迹连线，由此获取所述顶管机的机头摆动的方位和幅度，并描绘出所述顶管机的机头摆动的轨迹，同时进行数据存储；

步骤四、判断所述数据采集卡采集的数据信号传送是否中断，是中断，则结束，否则返回步骤二。

作为上述方案的进一步改进，所述激光器采用He-Ne激光器。

作为上述方案的进一步改进，所述平面光电传感器阵列包括呈阵列式排布的n×m个光电传感器，以及安装n×m个光电传感器的安装板。

进一步地，所述安装板开设呈阵列式排布的n×m个收容槽，每个收容槽内安装一个光电传感器。

再进一步地，每个收容槽内安装一个聚集凹面镜，所述光电传感器安装在相应收容槽的底部，所述聚集凹面镜对进入所述收容槽内的激光束聚集至相应的光电传感器上。

优选地，所有收容槽的底部相通，以便于所有光电传感器之间的电性接线。

进一步地，所述光电传感器采用光敏电阻作为光电接收元件。

再进一步地，所述光敏电阻在光电信号调理时，一端电性接地，另一端一方面通过分压电阻电性连接电源，另一方面作为所述光电传感器的输出端。

作为上述方案的进一步改进，所述顶管机姿态测量装置还包括编码器，所述编码器将所述平面光电传感器阵列输出的多路电压信号进行编码，以减少所述平面光电传感器阵列到所述数据采集卡的数据通道的路数。

本发明还提供一种上述任意顶管机姿态测量装置的顶管机姿态测量方法，其包括以下步骤：

步骤一、所述处理器得到所述数据采集卡采集的数据信号；

步骤二、所述处理器根据所述数据信号，获得所述平面光电传感器阵列上因感受激光束而输出电压信号的光电传感器；

步骤三、所述处理器根据所述数据采集卡连续性采集来的数据信号，对每次获得的相应光电传感器进行轨迹连线，由此获取所述顶管机的机头摆动的方位和幅度，并描绘出所述顶管机的机头摆动的轨迹，同时进行数据存储；

步骤四、所述处理器判断所述数据采集卡采集的数据信号传送是否中断，是中断，则结束，否则返回步骤二。