挖掘机械土石方作业测量数据采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及建筑与土木工程技术领域，公开了一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置，包括：设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电。本装置在挖掘机械上搭载两台GNSS接收机和多个传感器，能够自动实时地采集挖掘机械的三维定位和航偏角、俯仰角、横滚角、方位角、挖掘机械到测量点的距离等参数，便于实时地测量和放样，因此，测量放样与边坡开挖可以同步作业，不会影响放样精度和开挖效率，减小安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
挖掘机械土石方作业测量数据采集装置
本技术涉及建筑与土木工程
，尤其涉及一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置。
技术介绍
传统挖掘机械进行土石方施工作业前，需要测量技术人员现场放样，放样结束后，挖掘机械操作人员根据测量放样点位和放样交底数据进行作业。此方式在测量放样过程中需要人员采在现场采集与测量点相关的参数，无法自动且实时地采集与测量点相关的参数，因此测量放样与边坡开挖通常是交叉作业，影响放样精度和开挖效率，安全隐患较大。
技术实现思路
本技术提出一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置，解决上述现有技术中无法自动且实时地采集与测量点相关的参数的问题。本技术的一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置，包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电；所述GNSS接收机用于实时获取挖掘机械的三维定位坐标和航偏角；所述双轴倾角传感器用于将实时监测挖掘机械的俯仰角和横滚角；所述测距仪用于实时测量挖掘机械与开挖面测量点的空间距离；所述角度传感器安装在所述测距仪上，用于实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角；所述数据集成模块用于在所述数据计算终端的指令下同步获取所述三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至所述数据计算终端。其中，所述两台GNSS接收机安装在挖掘机械顶部，所述两台GNSS接收机在水平面上的中心连线最长，且中心连线与挖掘机械动臂的水平朝向一致。其中，所述双轴倾角传感器的俯仰角的观测方向与挖掘机械动臂的水平朝向一致。其中，所述测距仪的安装端可转动地安装在挖掘机械的驾驶室内，转动轴线平行于挖掘机械停放平面，且测距仪的发射端的朝向与所述转动轴线垂直。其中，所述测距仪为激光测距仪。本技术中，在挖掘机械上搭载两台GNSS接收机和多个传感器，能够自动实时地采集挖掘机械的三维定位和航偏角、俯仰角、横滚角、方位角、挖掘机械到测量点的距离等参数，便于实时地测量和放样，因此，测量放样与边坡开挖可以同步作业，不会影响放样精度和开挖效率，减小安全隐患。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置结构示意图；图2为图1的俯视图；图3是包含本技术装置的挖掘机械智能测量系统原理图；图4是挖掘机械载体坐标系与导航坐标系的关系示意图；图5是航偏角计算示意图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1和2所示，本实施例的挖掘机械土石方作业测量数据采集装置包括：挖掘机械及安装在挖掘机械上的两台GNSS接收机1、一台双轴倾角传感器2、一台角度传感器3、一台测距仪4、一套数据集成模块6、一台数据计算终端5、一套电源模块(图中未示出)。上述两台GNSS接收机1需安装在挖掘机械本体顶部，确定靠近驾驶室的接收机为主天线，远离驾驶室的接收机为副天线。安装后即与挖掘机械本体的相对位置固定不变，并且安装位置到挖掘机械中心回转轴的水平距离、安装位置到驾驶舱地面的垂直距离可测量。GNSS接收机1实时接收卫星信号和基站电台信号，将其解算为当前项目施工坐标系的三维定位坐标和航偏角，并通过蓝牙或串口方式，传输给数据集成模块6。为了使GNSS接收机1获取的坐标(WGS84地心坐标系)与当前项目施工坐标系一致，本申请所示实例在项目初期需进行基站设置。本实施例支持以下两种基站配置方式：(1)自由设站，根据甲方给定的施工控制点，结合现场实际使用的方便性、安全性、稳定性要求，项目测量专业人员自己设置测量基准站的设站方式。适用于偏远地区手机信号弱的地区。(2)授权连续运行参考站(CORS)，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行(卫星定位服务)参考站。采用付费授权方式，获取某一地区的定位基站服务。适用于移动通信基站信号好的地区。由于方位角计算的起始边越长，计算精度越高，因此安装时需满足两台GNSS接收机1在水平面上的连线最长，且为了减少后续计算过程中坐标系转换次数，降低计算难度，两台GNSS接收机1在水平面上的连线与挖掘机械动臂的水平朝向一致。挖掘机械动臂的水平朝向是挖掘机械动臂的中心线在挖机停放平面(该平面垂直于挖掘机械中心回转轴心线)的投影所在直线的方向。上述的双轴倾角传感器2安装于挖掘机械驾驶舱内，安装后即与挖掘机械本体的相对位置固定不变，将监测的挖掘机械俯仰角和横滚角参数通过串口传输方式传输到数据集成模块6。为了简化后续计算，使双轴倾角传感器2测得的数据可以直接用于坐标计算，减少后续计算过程中坐标系转换次数，安装时需满足俯仰角的观测方向与挖掘机械动臂的水平朝向一致。为了在单位时间内获取足够多的角度信息，根据正态分布原理，获取较高精度的角度观测值，双轴倾角传感器2的监测频率不低于50Hz。上述的测距仪4安装于挖掘机械驾驶舱内，安装后激光发射点与挖掘机械本体的相对位置固定不变，且测距起点相对于挖掘机械中心回转的空间关系可测量。测距仪4应具备红点瞄准功能，将测量的空间距离通过串口方式传输到数据集成模块6。测距仪4的安装端可转动地安装在挖掘机械的驾驶室内，转动轴线平行于挖掘机械停放平面，且测距仪4的发射端的朝向与转动轴线垂直，测距仪4可以是激光测距仪或其他测距仪。上述的角度传感器3安装在测距仪4上，安装后相对于测距仪4激光发射点的相对位置和夹角固定不变，实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角，并将倾斜角通过串口方式传输到数据集成模块6。上述的电源模块安装在挖掘机械驾驶舱内，主要由24V转12V、24V转5V的隔离变压器模块组成，将挖掘机械本体的24V直流电转换为挖掘机械智能测量系统所需的12V和5V直流电。电源模块通过电源线与GNSS接收机1、挖掘机械本体、双轴倾角传感器2、角度传感器3、测距仪4、数据集成模块6、数据计算终端5等各个模块或传感器相连，为其提供电能，电源需严格按照传感设备工作电压进行正确连接。数据集成模块6用于在数据计算终端5的指令下同步获取三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至数据计算终端5。具体地，数据集成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置，其特征在于，包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电；/n所述GNSS接收机用于实时获取挖掘机械的三维定位坐标和航偏角；/n所述双轴倾角传感器用于将实时监测挖掘机械的俯仰角和横滚角；/n所述测距仪用于实时测量挖掘机械与开挖面测量点的空间距离；/n所述角度传感器安装在所述测距仪上，用于实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角；/n所述数据集成模块用于在所述数据计算终端的指令下同步获取所述三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至所述数据计算终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种挖掘机械土石方作业测量数据采集装置，其特征在于，包括：挖掘机械及设置在挖掘机械上的双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块、数据计算终端、电源模块和两台GNSS接收机，所述电源模块为GNSS接收机、双轴倾角传感器、角度传感器、测距仪、数据集成模块和数据计算终端供电；
所述GNSS接收机用于实时获取挖掘机械的三维定位坐标和航偏角；
所述双轴倾角传感器用于将实时监测挖掘机械的俯仰角和横滚角；
所述测距仪用于实时测量挖掘机械与开挖面测量点的空间距离；
所述角度传感器安装在所述测距仪上，用于实时获取测距仪与挖掘机械之间的倾斜角；
所述数据集成模块用于在所述数据计算终端的指令下同步获取所述三维定位坐标、航偏角、俯仰角、横滚角、空间距离和倾斜角，并将获取的信息发送至所述数据计算终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永强，宋书一，聂永进，邹鹏，葛宏波，刘洋，赵鸿斌，郭伟，刘凌琳，胡明，何若蘭，彭谨，姚海燕，戴文典，杜文洁，
申请(专利权)人：重庆巨能建设集团有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50