[发明专利]基于滚轮计量的顶管姿态预测方法

权利要求书

1.一种基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量上个阶段顶管姿态的切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)，盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)，并采用滚轮计数法计数上个阶段顶管推进里程C_滚轮；

提供所要预测的顶管姿态的切口里程C_预，计算所要预测的顶管推进距离D，所要预测的顶管推进距离D为C_预与上个阶段顶管推进里程C_滚轮之间的距离；

根据获得的顶管推进距离D及切口坐标(X_切，Y_切，Z_切)与盾尾坐标(X_尾，Y_尾，Z_尾)构成的两点式空间直线方程，计算所要预测的顶管姿态的切口坐标和盾尾坐标。

2.根据权利要求1所述的基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，所述采用滚轮计数法计数顶管推进里程C_滚轮的步骤包括：

在顶管机以外的固定参照物上安装滚轮定位机构，并将滚轮与所述滚轮定位机构活动连接，所述滚轮的滚动面抵压于所述顶管机上；

推进所述顶管机，所述滚轮随所述顶管机的推进滚动于所述顶管机上；

记录所述滚轮滚动的圈数及所述滚轮每圈所行走的路程，并根据所述滚轮滚动的圈数及所述滚轮每圈所行走的路程计算获得所述顶管推进里程。

3.根据权利要求2所述的基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，所述滚轮上安装有编码器，所述编码器用于接收并发送所述滚轮计数的圈数及所述滚轮每圈所行走的路程。

4.根据权利要求1所述的基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，所述滚轮的滚动面为防滑表面。

5.根据权利要求1所述的基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，所述两点式空间直线方程为：

得到：

式中：(X、Y、Z)为所要预测顶管姿态的切口坐标；

k为常数。

6.根据权利要求5所述的基于滚轮计量的顶管姿态预测方法，其特征在于，所要预测的切口坐标的计算方法的步骤还包括：

根据所要预测的顶管推进距离D，得到

(X－X_切)²+(Y－Y_切)²+(Z－Z_切)²＝D² (2)

计算获得

将k值代入公式(1)中，即可得到所要预测的切口坐标为：