[发明专利]一种管幕机位姿测量方法及系统

权利要求书

1.一种管幕机位姿测量方法，其特征在于，使用的装置包括第一激光源、光靶、摄像装置和角度获取装置，所述第一激光源设置在第一盾体的调向支点处，用于朝向所述光靶发出激光束使得在所述光靶形成第一光斑，所述光靶设置在第二盾体前端，所述摄像装置用于获取所述光靶的图像，所述角度获取装置设置在所述第二盾体上，用于获取所述第二盾体的滚动角度；

所述方法包括：

在初始位置时，根据所述摄像装置获取的图像获得所述光靶上第一光斑的中心位置以及通过所述角度获取装置获取所述第二盾体的滚动角度；

在管幕机掘进过程中，在当前位置根据所述摄像装置获取的图像获得所述光靶上第一光斑的中心位置以及通过所述角度获取装置获取所述第二盾体的滚动角度，并根据在当前位置所述光靶上第一光斑的中心位置、在初始位置所述光靶上第一光斑的中心位置以及当前位置相对于初始位置所述第二盾体的滚动角度差量，获得当前位置相对于初始位置所述第一盾体前端的位置偏差；

当前位置相对于初始位置所述第一盾体前端的位置偏差包括当前位置相对于初始位置所述第一盾体前端中心的水平偏差和垂直偏差，根据以下公式计算当前位置相对于初始位置所述第一盾体前端中心的水平偏差：H=-（L-L1）*x/L1；

根据以下公式计算当前位置相对于初始位置所述第一盾体前端中心的垂直偏差：V=-（L-L1）*y/L1；

其中，在初始位置光靶上第一光斑的中心位置坐标为（0，0），x表示当前位置相对于初始位置所述光靶上第一光斑的中心位置的水平偏差，y表示当前位置相对于初始位置所述光靶上第一光斑的中心位置的垂直偏差，L1表示所述第一盾体的调向支点到所述第一盾体后端面的距离，L表示所述第一盾体的长度。

2.根据权利要求1所述的管幕机位姿测量方法，其特征在于，所述第一激光源对应于所述第一盾体后端面的中心，标定所述第一激光源的位置包括：

在所述第一盾体后端的外侧面设置反射元件，并沿所述第一盾体圆周移动所述反射元件的位置直至围绕一周，在将所述反射元件移动到每一位置时测量所述反射元件在大地坐标系下的位置数据，根据各个位置测量获得的所述反射元件的位置数据，获得所述第一盾体后端面的中心位置；

将所述第一激光源设置在所述第一盾体的调向支点处，且所述第一激光源对应于所述第一盾体后端面的中心。

3.根据权利要求1所述的管幕机位姿测量方法，其特征在于，所述光靶上预设点对应于所述第二盾体前端面的中心，标定所述光靶的位置包括：

在所述第二盾体前端的外侧面设置反射元件，并沿所述第二盾体圆周移动所述反射元件的位置直至围绕一周，在将所述反射元件移动到每一位置时测量所述反射元件在大地坐标系下的位置数据，根据各个位置测量获得的所述反射元件的位置数据，获得所述第二盾体前端面的中心位置；

将所述光靶设置在所述第二盾体前端，且所述光靶上预设点对应于所述第二盾体前端面的中心。

4.根据权利要求1所述的管幕机位姿测量方法，其特征在于，在初始位置时所述第一盾体前端面的中心与所述第二盾体后端面的中心的连线与隧道中轴线平行，在初始位置时标定所述第一盾体和所述第二盾体的位姿包括：

获取所述第一盾体前端面的中心位置以及所述第二盾体后端面的中心位置；

调整所述第一盾体位姿和所述第二盾体位姿，使得所述第一盾体前端面的中心与所述第二盾体后端面的中心的连线与隧道中轴线平行。