[发明专利]基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，其特征在于，包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电；

所述GNSS接收机用于实时获取挖掘机械的三维定位坐标和航偏角；

所述双轴倾角传感器用于将实时监测挖掘机械的俯仰角和横滚角；

所述测距仪用于实时测量挖掘机械与开挖面测量点的空间距离；

所述角度传感器安装在所述测距仪上，用于实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角；

所述数据集成模块用于在所述数据计算终端的指令下同步获取所述三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至所述数据计算终端；

所述数据计算终端用于根据三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角实时计算出开挖偏差值和开挖工程量。

2.如权利要求1所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，其特征在于，所述两台GNSS接收机安装在挖掘机械顶部，所述两台GNSS接收机在水平面上的中心连线最长，且中心连线与挖掘机械动臂的水平朝向一致。

3.如权利要求1所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，其特征在于，所述双轴倾角传感器的俯仰角的观测方向与挖掘机械动臂的水平朝向一致。

4.如权利要求1所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，其特征在于，所述双轴倾角传感器的监测频率不低于50Hz。

5.如权利要求1所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统，其特征在于，所述测距仪的安装端可转动地安装在挖掘机械的驾驶室内，转动轴线平行于挖掘机械停放平面，且测距仪的发射端的朝向与所述转动轴线垂直。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的基于挖掘机械土石方开挖作业的施工测量系统的施工测量方法，其特征在于，包括步骤：

S1：数据计算终端通过用户交互界面接收用户输入导航坐标系下的工程设计参数；

S2：数据计算终端通过用户交互界面接收用户输入的GNSS接收机、测距仪、双轴倾角传感器和角度传感器的在载体坐标系下的安装参数；

S3：数据集成模块收到数据计算终端的数据请求，并发送数据采集信号至GNSS接收机、双轴倾角传感器、测距仪和角度传感器，使得GNSS接收机、双轴倾角传感器、测距仪和角度传感器开始进行精密观测；

S4：数据集成模块在精密观测期内获取包括导航坐标系下的三维定位坐标、航偏角，以及在载体坐标系下的俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角的观测数据，并将所述观测数据传输至所述数据计算终端；

S5：所述数据计算终端将所述观测数据中载体坐标系下的数据转换成导航坐标系下的数据，转换后，根据所述安装参数观测数据计算测距仪的激光照射点在导航坐标系下的坐标值；

S6：数据计算终端将计算得到的测距仪的激光照射点在导航坐标系下的坐标值与根据所述工程设计参数计算出的测量点坐标值比对，以得到偏差值和开挖工程量；

S7：挖掘机械操作人员根据所述偏差值，进行土石方开挖操作。