[发明专利]一种管幕机位姿测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种管幕机位姿测量方法及系统，第一激光源设置在第一盾体的调向支点处，用于朝向光靶发出激光束使得在光靶形成第一光斑，光靶设置在第二盾体前端，由摄像装置获取光靶的图像，由角度获取装置获取第二盾体的滚动角度。在管幕机掘进过程中，根据在当前位置光靶上第一光斑的中心位置、在初始位置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第二盾体的滚动角度偏差，获得当前位置相对于初始位置第一盾体前端的位置偏差，从而能够实时测量第一盾体盾首的位姿。本管幕机位姿测量方法及系统，将光靶设置在处于后方的第二盾体上，能够应用于管幕机安装空间有限的情况，方便了对管幕机的实时调向和纠偏。

技术领域

本发明涉及顶管施工技术领域，特别是涉及一种管幕机位姿测量方法及系统。

背景技术

随着科学技术以及经济社会的发展，近年来地下工程日益蓬勃发展，主要为城市地铁和城市地下综合管廊工程。而管幕法施工成为城市工程的一种常用施工方法，它的优势在于能够运用小型化设备建造复杂断面的大型隧道。

现有技术中，短距离或者中长距离的直线管幕机施工通常采用基于激光源、光靶以及摄像装置的导向方式，其工作原理为由激光源发射出激光束，由光靶接收激光束，通过摄像装置采集光靶的图像，进而根据图像上激光束光斑的位置信息获得盾体的位姿。然而，在管幕机安装空间有限的情况下，光靶通常只能安装在盾体的后半部分，使得只能获得光靶位置处盾体的姿态，而无法测得盾首的位姿，这对管幕机的实时调向和纠偏造成了极大的困难。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是提供一种管幕机位姿测量方法及系统，能够测量获得盾体盾首的位姿，方便了对管幕机的实时调向和纠偏。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种管幕机位姿测量方法，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。

优选的，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。

优选的，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。