本实用新型专利技术公开了一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，由装置本体构成，所述装置本体包括组测量机构、通信配电机构和数据处理模块；所述测量机构通过管片拼接机与盾尾连接；所述通信配电机构将测量机构传输的光波信号进行转换发送给数据处理模块；其中：所述测量机构由激光雷达和远红外激光器构成；所述通信配电机构包括交换机、电源滤波器、电源和控制开关；数据处理模块由存储单元和比较单元构成；该装置克服了人工测量盾尾间距误差大的技术问题，提高了盾尾间距测量的准确性和安全性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置
本技术适用于盾构法施工领域，尤其涉及一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置。
技术介绍
随着我国的城市建设的发展，国内城市的地铁交通建设方面取得了非常大的成就。正是有了城市地铁出行方式，很大程度上减轻了城市路面交通的运输压力，改善了城市交通运行现状，因此地铁的建设对城市发展有着非常重要的意义。盾构机在城市地铁的建设中发挥了重大作用。在盾构掘进过程中,由于盾构机掘进路线的曲率变化和推进油缸的伸长长度不能时刻保持一致原因,将会导致盾构机盾尾内壁与管片外径之间的空间发生变化,这个空间即为盾尾间隙。在具体施工过程中，当盾尾间隙的大小超过了合理范围的时候，将会对施工产生恶劣的影响，不仅会破坏盾构机的盾尾结构，甚至会使掘进路线发生偏离进而导致整个工程的失败。在目前的盾构作业过程中，施工现场主要是人工测量盾尾间隙，即现场人员进入盾构机尾部位置用尺子等工具进行手动测量。由于测量人员技术和经验的差异，人工测量结果的误差较大，并且现场环境会对测量人员的安全构成一定的威胁。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本技术提出一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置,该装置克服了人工测量盾尾间距误差大的技术问题，提高了盾尾间距测量的准确性和安全性。为了达成上述的目的，本技术提供的技术方案是：一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，由装置本体构成，所述装置本体包括测量机构、通信配电机构和数据处理模块；所述测量机构通过管片拼接机与盾尾连接；所述通信配电机构将测量机构传输的光波信号进行转换发送给数据处理模块；其中：所述测量机构由激光雷达和远红外激光器构成；所述通信配电机构包括交换机、电源滤波器、电源和控制开关；数据处理模块由存储单元和比较单元构成。所述激光雷达和远红外激光器测量到的光波信号传输给交换机，所述交换机将光波信号转换成光波数据发送给比较单元；所述比较单元将收到的光波数据参照存储单元中初始数据计算获得盾尾间隙值。所述盾尾间隙值通过如下公式获得H＝L1-L2-M其中，L1为激光雷达3与盾尾内壁的距离；L2为激光雷达与管片内壁的距离；M为管片的厚度数值。所述测量机构外部设有防护壳体，所述防护壳体由透明材料和不锈钢材料组合而成。所述测量机构对称设置在在管片拼接机平台的前面。与现有技术相比，本技术具有的优点：1、和常用的人工测量相比，本技术安全性高；2、采用激光雷达可以在施工中快速扫描测量区域，效率高，精度高并且不需反射棱镜即可直接获得高精度的扫描点云数据；3、相对于其他测量装置，本技术采用2个激光雷达，扫描扇形区域各180度，可实现对盾尾间隙的全方位测量；4、采用红光一字线激光器作为指示激光，给施工作业带来很大便利。附图说明图1是本技术的测量机构结构示意图。图2是本技术中测量机构的安装示意图。图3是本技术通信配电箱结构示意图。图4是本技术实施例的装置系统示意图。附图标记说明：1、亚克力板，2、红光一字线激光器，3、激光雷达,4、测量机构防护壳体，5、焊槽，6、测量机构，7、盾构机盾尾，8、管片，9、管片拼接机，10、通信配电机构，11、交换机，12、电源滤波器，13、直流稳压电源，14、控制开关，15、降温风扇，16、数据处理模块。具体实施方式下面结合附图，对本技术的较优的实施例作进一步的详细说明。如图1，图2所示，本技术一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，所述装置包括一组测量机构6，通信配机构7和数据处理模块16；所述2个测量机构6是结构相同的，每个测量机构包括1个激光雷达3和1个红光一字线激光器2；所述测量机构6外设置有防护壳体4；所述激光雷达3经过通信配电机构中的交换机11与设置在PC机的数据处理模块使用网线连接通讯；所述测量机构防护壳体4正面为透明亚克力材质；测量机构通过电缆和网线连接与PC机连接；所述通信配电机构和PC机固定于盾构机控制室内。所述测量机构采用的激光器为红光一字线激光器2；所述2个测量机构6通过焊槽5对称焊接在管片拼接机9平台的前面，螺机平台的侧面，要同时保证激光雷达3的正面和红光一字线激光器2所发出激光束正面都没有任何遮挡；所述测量机构6在盾构机出厂始发之前焊接到盾构机7的相应位置，并对盾构机盾尾7内壁进行初次扫描，记录初次扫描数据。如图4所示，pc机中的数据处理模块16的存储单元对初次经转换的通信配电机构输出数据信号进行存储，同时，pc机中比较单元会将每次接收的经转换的通信配电机构输出数据信号与存储单元的初始数据进行比较。如图3所示，所述本技术的通信配机构6结构示意图，所述通信配电机构包括通信配电箱防护壳体10，交换机11，电源滤波器12，直流稳压电源13，控制开关14，降温风扇15；所述交换机11是激光雷达3与PC机进行通讯的媒介，激光雷达3与PC机使用经交换机11使用网线连接；所述通信配电箱由盾构机控制室引出220V交流电经直流稳压电源13输出为24V直流电；所述流稳压电源13输出的24V直流电连接电源滤波器12之后再给红光一字线激光器2和激光雷达3供电；所述控制开关14可以控制整个装置的开关状态；所述降温风扇15分布于通信配电箱防护壳体10的右侧，上下各1个。本技术涉及的机构必须在盾构机出厂始发之前焊接、安装到盾构机的相应位置，激光雷达3对盾构机盾尾内壁进行初次扫描，记录初次扫描数据，PC机解析出激光雷达3与盾尾内壁的距离L1；在盾构作业过程中，当第一环管片拼接完成，即打开通讯配电箱的控制开关14，装置启动运行，此时激光雷达3的扫描距离为激光雷达与管片8内壁的距离L2；在一次盾构作业中，所使用管片的规格是相同的，其大小、厚度等参数是统一的，所以可以由此得出实时的盾尾间隙值：H＝L1-L2-M其中，M为管片的厚度数值。在实际的盾构作业过程中，工作人员可以根据实时的盾尾间隙值来判断此时的的施工状态是否偏离了既定的作业路线，如果路线已经发生偏离，工作人员须立即进行调整，避免发生施工事故。本技术装置利用激光雷达分别在盾构机出厂始发时对盾尾内壁进行扫描和在盾构施工过程中对管片内壁进行扫描，PC机根据激光雷达传输的点云数据解析计算出盾尾间隙数据，实现盾尾间隙的监测。根据上述说明书的揭示和教导,本技术所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本技术并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本技术的一些修改和变更也应当落入本技术的权利要求的保护范围内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置本体包括组测量机构、通信配电机构和数据处理模块；所述测量机构通过管片拼接机与盾尾连接；所述通信配电机构将测量机构传输的光波信号进行转换发送给数据处理模块；其中：/n所述测量机构由激光雷达和远红外激光器构成；/n所述通信配电机构包括交换机、电源滤波器、电源和控制开关；/n数据处理模块由存储单元和比较单元构成。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，由装置本体构成，其特征在于：所述装置本体包括组测量机构、通信配电机构和数据处理模块；所述测量机构通过管片拼接机与盾尾连接；所述通信配电机构将测量机构传输的光波信号进行转换发送给数据处理模块；其中：
所述测量机构由激光雷达和远红外激光器构成；
所述通信配电机构包括交换机、电源滤波器、电源和控制开关；
数据处理模块由存储单元和比较单元构成。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的盾尾间隙测量装置，其特征在于：所述激光雷达和远红外激光器测量到的光波信号传输给交换机，所述交换机将光波信号转换成光波数据发送给比较单元；所述比较单元将收到的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓日，张凯伦，邵震宇，黄喆，许东旭，
申请(专利权)人：力信测量上海有限公司，上海力信测量系统有限公司，上海力信测量技术有限公司，天津科技大学，
类型：新型
国别省市：上海;31
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