[发明专利]一种基于相机的悬臂掘进机测量系统

权利要求书

1.一种基于相机的悬臂掘进机测量系统，其特征在于，包括：棱镜，设置在所述悬臂掘进机的尾部；一台全站仪，设置在隧道壁上，用于跟踪所述棱镜并得到所述棱镜的坐标数据；倾角仪，设置在所述悬臂掘进机内部中间位置，用于检测悬臂掘进机主体的俯仰角数据；标志点，设置在所述隧道壁上；相机，设置在所述悬臂掘进机尾部，用于拍摄所述标志点，并根据拍摄的图片检测悬臂掘进机主体的方位角数据；所述计算机分别与所述全站仪、倾角仪和相机相连，并根据所述坐标数据、俯仰角数据和方位角数据计算悬臂前端钻头的位置数据。

2.根据权利要求1所述的基于相机的悬臂掘进机测量系统，其特征在于，所述棱镜有两个，分别位于所述悬臂掘进机尾部的两侧。

3.根据权利要求1所述的基于相机的悬臂掘进机测量系统，其特征在于，所述全站仪的测量范围大于150度，且最高频率为20Hz。

4.根据权利要求1所述的基于相机的悬臂掘进机测量系统，其特征在于，所述相机根据拍摄的图片检测悬臂掘进机主体的方位角数据具体包括：通过相机标定建立坐标系，并基于内方位元素得到相主点和摄影中心的坐标位置，过所述摄影中心建立与相主距所在直线相互垂直的直线，并使得所述直线与所述相主点和所述标志点的连线相交，得到相片点的坐标位置，基于所述相片点的坐标位置、相主点的坐标位置和摄影中心的坐标位置得到相主距与所述相主点和所述标志点的连线的夹角，所述夹角为方位角数据。

5.根据权利要求1所述的基于相机的悬臂掘进机测量系统，其特征在于，所述计算机通过计算悬臂前端钻头的位置数据时，其中，X,Y,Z为悬臂与掘进机机身转轴中心点的位置；X1,Y1,Z1为所述棱镜的坐标数据；D为悬臂与掘进机机身转轴中心点距离所述棱镜的空间距离；azimuth＝azimuth0+α，azimuth为所述悬臂掘进机机身的当前方位角，azimuth0为所述悬臂掘进机机身的初始方位角；α＝T1-T0，其中，T1为所述相机检测的当前方位角数据，T0为所述相机检测的初始方位角数据；pitch为所述倾角仪检测到的俯仰角数据。