[发明专利]一种顶管机姿态测量系统和方法

说明书

本发明涉及一种顶管机姿态测量系统，包括：工控计算机、设置在顶管机上且与所述工控计算机连接的摄像头、固定设置在顶管机上的网格图装置，以及固定于井口位置的激光发射器；所述激光发射器用于将激光投射在所述网格图装置的表面，所述工控计算机根据网格图装置表面的激光位置来计算顶管机的位置偏移；本发明还涉及一种顶管机姿态测量方法，能够实时测量顶管机在运行过程中的水平偏差、竖直偏差、滚动角和俯仰角。本发明便于安装，成本较低且实用性较好。

技术领域

本发明涉及工程建设技术领域，特别是涉及一种顶管机姿态测量系统和方法。

背景技术

顶管机是一种常用的管道挖掘设备，有着机构简单、成本低、安全和快速挖掘等特点，但是传统的导向系统价格高昂，成为了顶管机掘进自动化测量的一大难题。

目前常用的方法是人工查看激光斑法，即前端安装网格图，激光打到网格图上，人眼判断掘进偏差，由于是人工操作，有着无法不间断测量、难以记录、记录易出错、记录查询难和数据无法实时上传等缺点；而传统的盾构导向系统价格高昂，低成本的顶管施工难以承受。

有鉴于此，需要在合理的成本内为顶管机施工提供一套实时准确、便于安装使用和成本较低的导向系统，为顶管机施工提供准确的导向数据，是业内人士亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种顶管机姿态测量系统和方法，能够实时检测顶管机的位姿变化，实用性较强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种顶管机姿态测量系统，包括：工控计算机、设置在顶管机上且与所述工控计算机连接的摄像头、固定设置在顶管机上的网格图装置，以及固定于井口位置的激光发射器；所述激光发射器用于将激光投射在所述网格图装置的表面，所述工控计算机根据网格图装置表面的激光位置来计算顶管机的位置偏移。

所述激光发射器到所述网格图装置的中心连线与顶管机的设计中线平行。

所述顶管机内部还设置有与所述工控计算机连接的倾角仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种顶管机姿态测量方法，包括：采用上述测量系统来检测顶管机的水平偏差和竖直偏差，具体为：

步骤(1)：顶管机初始运行时，利用所述摄像头拍摄所述激光发射器投射在所述网格图装置的表面的激光斑，得到关于顶管机的初始运行网格图，并将所述初始运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的初始位置关系；

步骤(2)：顶管机运行状态中，利用所述摄像头实时拍摄所述网格图装置表面的激光斑，得到关于顶管机的实时运行网格图，并将所述实时运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的实时位置关系；

步骤(3)：对比所述激光斑与网格图中心的初始位置关系与实时位置关系是否一致，若不一致，则计算顶管机的水平偏差和竖直偏差。

所述测量系统还通过所述工控计算机来读取倾角仪测得的顶管机的滚动角和俯仰角。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的测量系统便于安装，相对于传统的盾构导向系统本发明的测量系统成本较低，能够实时测量顶管机运行过程中的水平偏差和垂直偏差，及时为现场施工人员提供准确的数据支持，避免了人为测量带来的误差和测量不及时等问题，本发明还能测量顶管机的俯仰角和滚动角，实用性较好。

附图说明

图1是本发明实施方式的测量系统原理示意图；

图2是本发明实施方式中通过工控计算机界面显示的关于网格图装置表面的激光斑位置示意图。

具体实施方式