一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，包括激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机；激光陀螺惯组安装于小型全断面掘进截割部机头内部；所述行程传感器安装在工作井顶推油缸上；采集模块为掘进机内PLC上的一个拓展模块；激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机依次连接。本方案通过由激光陀螺惯组配合行程传感器组成激光惯组曲线测量系统可实现实时动态监测隧道曲线和及时调整隧道掘进的顶进状态。通过测量点得出实际曲线与隧道设计轴线的偏差值，从而实现对小型全断面掘进姿态以及前进路线的高精度测量。度测量。度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统


[0001]本技术涉及隧道测量
，具体涉及一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统。

技术介绍

[0002]目前，市政隧道测量领域比较普遍采用的测量方法为激光线路测量，但是易收到三个制约因素的影响：其一，隧道转弯或者小型全断面掘进进行纠偏操作时会使得激光线路被遮挡，从而造成通视受阻，激光无法发射到指定测量位置；其二，隧道顶进过程中会产生大量粉尘杂质，一定程度上会干扰激光的通视性；其三，应用于某些市政小型管道施工的小型全断面掘进，其直径小、顶掘速度快、工期短，故而激光线路测量无法满足精确的实时动态测量。
[0003]对此人们设计出了一些高精度的市政隧道测量方案，但是这些方案普遍存在结构复杂，使用不便的问题。由此可见提供一种简便的市政隧道测量方案为本领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]针对于现有小型全断面掘进机测量系统所存在的技术问题，本技术的目的在于提供一种小型全断面掘进激光惯组曲线测量系统，其整体结构简单，操作便捷，可很好地解决现有方案所存在的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本技术提供了一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，包括激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机；所述激光陀螺惯组安装于小型全断面掘进截割部机头内部；所述行程传感器安装在工作井顶推油缸上；所述采集模块为掘进机内PLC上的一个拓展模块；所述激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机依次连接配合形成小型全断面掘进激光惯组曲线测量系统。
[0006]进一步地，所述激光陀螺惯组与小型全断面掘进截割部通过固定形成一体式结构。
[0007]进一步地，所述激光陀螺惯组包括若干个激光陀螺仪与若干个加速度计；所述若干个激光陀螺仪分别连接若干个加速度计。
[0008]进一步地，所述激光陀螺惯组中若干的激光陀螺仪与加速度计连接组之间根据对应的测量方位分布在小型全断面掘进截割部机头内部，构成方位姿态角采集系统。
[0009]本技术提供的小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，由小型全断面掘进内安装的激光陀螺惯组配合工作井顶推油缸的行程传感器组成，整体组成简单，易于实现，可有效解决现有技术所存在的问题。
[0010]本技术提供的小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统在具体实施应用时，可实现实时动态监测隧道曲线和及时调整小型全断面掘进的顶进状态，可实现对小型全断面掘进姿态以及前进线路的高精度测量。
附图说明
[0011]以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本技术。
[0012]图1为本技术中激光管组曲线测量系统的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。
[0014]参见图1，小型全断面掘进主要是由小型全断面掘进机头1，刀盘2，顶进管道7，环形垫圈3，弧形顶铁4，主顶油缸5组成。环形垫圈3，弧形顶铁4和主顶油缸5位于工作井6内。
[0015]小型全断面掘进的连接结构为本领域技术人员所熟知，这里不加以赘述。
[0016]本技术提供的小型全断面掘进激光惯组曲线测量系统是由激光陀螺惯组100，行程传感器200，采集模块(图中未标出)，上位机(图中未标出)结构组成。激光陀螺惯组100，行程传感器200，采集模块，上位机依次连接，互配合形成激光惯组曲线测量系统。激光陀螺惯组100，行程传感器200，采集模块将掘进机在工作过程中所搜集到的数据传输给上位机，由上位机来进行对掘进机角度的调整。
[0017]具体的，激光陀螺惯组100安装于小型全断面掘进截割部机头内部，通过安装板紧固螺栓使激光陀螺惯组与截割部成为一个整体，那么激光陀螺惯组所指向的方向即为掘进机截割部前进的方向。
[0018]本方案中，激光陀螺惯组100主要是由3个激光陀螺仪与3个加速度计组成。
[0019]每个激光陀螺仪分别与一个加速度计相互连接配合，可在较长时间与较短时间内准确的实时测量小型全断面掘进截割部当前位置的方位角与俯仰角。
[0020]由此，在本激光陀螺惯组中3组激光陀螺仪与加速度计连接组之间根据对应的测量方位分布在小型全断面掘进截割部机头内部，以构成方位姿态角采集系统。
[0021]这里的分布方位可根据实际需求而定，如沿小型全断面掘进截割部机头内部周向，依次等距分布；或者沿小型全断面掘进截割部机头内部螺旋方向依次等距分布。
[0022]另外，需要说明的，这里的激光陀螺仪与加速度计的数量并不受上述数量限制，可根据实际情况而定。
[0023]行程传感器200安装于工作井中主顶油缸5上，用于实时测量同一时刻的顶进行程。
[0024]采集模块为掘进机PLC中的一个扩展模块，采集模块为掘进机PLC中的一个扩展模块，用于和激光陀螺惯组进行通讯并采集激光陀螺惯组100和行程传感器200的数据，将所有的数据通过传输介质传输给上位机。
[0025]上位机为PC端，与采集模块进行连接。这里对于上位机的具体构成不加限定，具体可根据实际需求而定。
[0026]工作井主顶油缸5将每一节管道以及小型全断面掘进一起镶嵌顶进，小型全断面掘进刀盘2顶进方向将决定整个小型全断面掘进的顶进方向。根据欧式空间理论，将小型全断面掘进刀盘2中心看作一个测量点，而测量点越多，越能够反应小型全断面掘进真实的顶进线路。
[0027]由此构成的系统在运行时，相应的方位角和俯仰角是通过激光陀螺惯组100测得
的，里程值则通过工作井主顶油缸上安装的行程传感器200来测得的。
[0028]下面举例说明其在具体应用时的工作过程。
[0029]其具体应用时，以顶进的起点为初始点，根据工作井顶推油缸5上的行程传感器采集的顶进长度，小型全断面掘进截割部机头内部的激光陀螺惯组的姿态角，每隔一段设定时间确定下一个测量点，以形成小型全断面掘进实际顶进的线路。
[0030]小型全断面掘进激光惯组曲线测量的结果在上位机显示出来，上位机根据设定可对小型掘进机的角度进行纠偏。
[0031]本方案提供的小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，在具体应用时，通过由小型全断面掘进内安装的激光陀螺惯组100配合工作井顶推油缸的行程传感器200，可实现实时动态监测隧道曲线和及时调整小型全断面掘进的顶进状态，从而实现对小型全断面掘进姿态以及前进路线的高精度测量。
[0032]以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内。本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，其特征在于，包括激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机；所述激光陀螺惯组安装于小型全断面掘进截割部机头内部；所述行程传感器安装在工作井顶推油缸上；所述采集模块为掘进机内PLC上的一个拓展模块；所述激光陀螺惯组，行程传感器，采集模块和上位机依次连接配合形成小型全断面掘进激光惯组曲线测量系统。2.根据权利要求1所述的一种小型全断面掘进机激光惯组曲线测量系统，其特征在于，所述激光陀螺惯组与小型...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，岳亚军，彭军，石伟，陈根林，
申请(专利权)人：中煤科工集团上海有限公司，
类型：新型
国别省市：