[发明专利]一种免搬站盾构机导向方法及系统

权利要求书

1.一种免搬站盾构机导向方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将激光靶安装在盾构机中盾处，将全站仪安装在盾构机拖车上，将第一棱镜和第二棱镜分别安装在盾构机管片上，其中，第一棱镜和第二棱镜的安装位置间隔一定距离；

2)在掘进开始前确定全站仪初始坐标，并根据全站仪初始坐标得到此时的第一棱镜、第二棱镜坐标和激光靶坐标；

3)盾构机以激光靶坐标为基准进行掘进，使用油缸进行导向；

4)当油缸达到最大位移或停止掘进时，开始拼装管片，此时根据第一、第二棱镜分别与全站仪的连线，获取两条连线之间的夹角以及全站仪与第一、第二棱镜的距离，从而确定当前的全站仪坐标；

5)根据当前的全站仪坐标，确定当前的激光靶坐标，返回步骤3)；后续导向过程重复步骤3)-5)。

2.根据权利要求1所述的免搬站盾构机导向方法，其特征在于，步骤4)中，当前的全站仪坐标通过下述公式得到：

x₀＝x₂+l₂*cosA

y₀＝y₂+l₂*sinA

其中，A为全站仪与第二棱镜的连线与第二棱镜所在的水平面的夹角，(x0，y0)为当前的全站仪坐标，(x2，y2)为第二棱镜坐标，l₂为全站仪与第二棱镜的距离。

3.根据权利要求2所述的免搬站盾构机导向方法，其特征在于，在不同情况下，参数A的计算方法具体如下：

A＝π/2-B-C

E＝x₁-x₂

F＝y₁-y₂

当F≠0时，B＝π-(π*D)/2-tan^-1(E/F)；其中，当F＞0时D＝1，当F＜0时D＝-1；

当F＝0且E≥0时B＝0，当F＝0且E＜0时B＝π；

当α＞0时：

H＝l₁*cos(α*π/180-π/2)；

I＝l₂+l₁*sin(α*π/180-π/2)；

当α＜0时：

H＝l₁*cos{[(α+360)*π]/180-π/2}；

I＝l₂+l₁*sin{[(α+360)*π]/180-π/2}；

当I≠0时C＝π-(π*G)/2-tan^-1(H/I)；其中，当I＞0时G＝1，当I＜0时G＝-1；

当I＝0且E≥0时C＝0，当I＝0且E＜0时C＝π；

其中(x0，y0)为当前的全站仪坐标，(x1，y1)为第一棱镜坐标，(x2，y2)为第二棱镜坐标，l₁为全站仪与第一棱镜的距离，l₂为全站仪与第二棱镜的距离；α为第一棱镜、第二棱镜与全站仪的连线之间的夹角；B为第一棱镜、第二棱镜的连线与水平线之间的夹角；C为第二棱镜与全站仪的连线的垂线与第一棱镜、第二棱镜连线的夹角；

D和G为公式计算过程中的系数，当F＞0时，D＝1，当F＜0时，D＝-1；当I＞0时G＝1，当I＜0时G＝-1；

H为第二棱镜和全站仪之间的连线与此连线过第一棱镜的平行线之间的距离；

I为第二棱镜和全站仪之间的距离l2与第一棱镜在第二棱镜和全站仪之间连线上的投影与全站仪之间距离的差值。

4.根据权利要求1所述的免搬站盾构机导向方法，其特征在于，步骤4)中，在确定当前的全站仪坐标后，判断全站仪与第一棱镜、第二棱镜之间的距离是否有任何一个超出最大允许值，若存在超出最大允许值的棱镜，则将超出允许值的棱镜拆卸下来，向前移动一定距离后重新安装在管片上，并根据当前的全站仪坐标确定移动后的棱镜坐标；若不存在，棱镜保持当前位置。

5.根据权利要求4所述的免搬站盾构机导向方法，其特征在于，所述棱镜向前移动的移动距离设为当前棱镜和全站仪所在水平面的距离的2倍。