[发明专利]一种顶管机操作系统及操作方法

权利要求书

1.一种顶管机操作系统，其特征在于，包括主控制器、测量导向系统、刀盘控制系统、主顶控制系统、纠偏控制系统；

测量导采集顶管机位置及轨迹信息并发送给主控制器，主控制器接收顶管机位置及轨迹信息后，结合工控机录入的设计轨迹规划顶管机施工线路；

刀盘控制系统包括刀盘电机，刀盘电机通过第一变频器连接到主控制器，主控制器通过控制第一变频器频率来控制顶管机刀盘的启动、正转、反转以及升速和降速；

主顶控制系统包括主顶油缸，主顶油缸上设有第一行程传感器，通过第一行程传感器获取主顶油缸的行程信息；主顶油缸通过第一电磁比例阀连接到主控制器，主控制器利用第一电磁比例阀控制主顶油缸伸长、收缩以及顶进速度；

纠偏控制系统包括纠偏油缸，纠偏油缸通过第二电磁比例阀连接到主控制器，主控制器结合测量导向系统测得的顶管机轨迹与设计轨迹进行对比计算偏差值，并利用第二电磁比例阀控制纠偏油缸伸长或收缩，从而实现顶管机的上仰、下俯、向左、向右四个方向的纠偏动作，纠偏油缸的伸长、收缩值由安装在纠偏油缸上的第二行程传感器实时进行反馈。

2.根据权利要求1所述的顶管机操作系统，其特征在于，还包括泥水输送系统，泥水输送系统包括输送电机和用于检测输送出的泥水密度的密度传感器，输送电机通过第二变频器连接到主控制器，主控制器通过控制第二变频器进而控制输送电机的启动、正转、反转、升速或降速。

3.根据权利要求1所述的顶管机操作系统，其特征在于，所述测量导向系统还包括全自动全站仪、MTG-M光靶、棱镜、第三行程传感器；所述全自动全站仪安装在邻近工作井的管道中部，棱镜安装再邻近工作井的管道末端管节内壁；MTG-M光靶安装在顶管机上，第三行程传感器设置于顶管洞口顶部。

4.根据权利要求1所述的顶管机操作系统，其特征在于，还包括远程控制装置，远程控制装置包括依次连接的分收发器、主收发器和遥控器；分收发器还连接到主控制器。

5.一种如权利要求1所述的顶管机操作系统的操作方法，其特征在于，包括：

在始发井中安装一个激光发射装置，在顶管机上安装激光靶；

顶进施工距离小于200m且为直线顶进时，激光束平行于设计轴线入射至激光靶，激光靶感应激光斑的中心位置，计算出顶管机的轴线与设计轴线的位置偏差关系；

当顶管进行超过200m距离或是曲线顶进施工时，通过安装在管道邻近顶管机机头方向的前段第二节管道内壁的前视棱镜和参考棱镜、安装在邻近工作井的管道末端管节内壁的后视棱镜以及管道中部的全自动全站仪、控制箱以及第三行程传感器测量顶管的距离，实现管道实时顶进轨迹测量，包括水平角、垂直角；全站仪将输出信号传输给地面操作平台的工控机，工控机控制全站仪的运行；工控机对测量导向系统测得顶管机运动轨迹与设计轨迹进行数据分析对比得到偏差信息，并将偏差信息反馈给主控制器，主控制器根据偏差信息控制纠偏油缸的伸长或收缩，从而实现顶管机的上仰、下俯、向左、向右四个方向的纠偏动作。