【技术实现步骤摘要】
轨迹式顶管自动导向方法
[0001]本专利技术涉及顶管工程施工方法，尤其是涉及轨迹式顶管自动导向方法。
技术介绍
[0002]顶管工程大多在地表建筑物密集、地下管网繁多的城市环境中进行，为保证其安全顺利贯通，顶管推进过程中，顶管机头必须严格按照设计轴线进行掘进。因此，顶管机头的三维位置和三维姿态必须能够被实时高效的获取，以便操作员对它们的三维位置和三维姿态进行及时的调整。目前，已有的顶管自动导向方法主要是：1、多测站式的顶管自动导向：利用多台测量机器人在隧道内组成支导线，将工作井中基准点的工程坐标依次传递给顶管机头棱镜，并最终确定当前顶管机头的三维位置。但是，该方法需要使用多台测量机器人进行组建，系统成本昂贵，尤其是对于超长距离顶管隧道，需要更多台测量机器人进行坐标传递，大量测量机器人的购买将无法满足工程预算的要求。
[0003]2、单测站式的顶管自动导向：利用单台测量机器人对顶管机头进行自动导向；顶管推进过程中，由于土压力的存在，已经掘进成型的隧道短时间内不会产生较大横向位移，由此，将单台测量机器人和后视棱镜安置于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轨迹式顶管自动导向方法，其特征在于：包括下述步骤：S1，测量装置安装：S1.1，在始发井内安装一台激光测距仪，所述激光测距仪的测距方向与所述始发井顶管推进方向平行；S1.2，选定隧道内靠近始发井的第一个管片作为后视管片，在所述后视管片上安装第一反射棱镜和第一电子倾斜仪；所述第一电子倾斜仪的俯仰轴方向与后视管片首尾中心连线方向在水平面内的投影平行；S1.3，在后视管片位于接收井一侧50m至100m处选定一个管片作为测站管片，在所述测站管片上安装第二反射棱镜、测量机器人和第二电子倾斜仪；所述第二电子倾斜仪的俯仰轴方向与测站管片首尾中心连线方向在水平面内的投影平行；S1.4，在距测站管片位于所述接收井一侧50m至60m处选定一个管片作为前视管片，所述前视管片与顶管机头的距离大于50m；在前视管片上分别安装第三反射棱镜和第四反射棱镜，所述第三、第四反射棱镜连线的几何中心位于前视管片中心轴线上；S1.5，在所述顶管机头上安装第五反射棱镜；S2，在自动引导测量开始前，即初始状态时，对所述激光测距仪、第一~第五反射棱镜和第一、第二电子倾斜仪进行融合标定，步骤如下：S2.1，管片中心轴线的标定；以后视管片为起点、前视管片为终点，标定出每节管片首尾中心的三维坐标，并保存于控制软件的数据库中；S2.2，反射棱镜的标定；标定出第一~第四反射棱镜的三维坐标，并保存于控制软件的数据库中；S2.3，激光测距仪的标定；读取当前激光测距仪的观测距离，并将该距离作为激光测距仪的初始观测数据，并保存于控制软件的数据库中；S2.4，电子倾斜仪的标定；分别读取当前第一、第二电子倾斜仪的俯仰角和滚动角，将所述俯仰角和滚动角数据作为第一、第二电子倾斜仪的初始角度数据，并保存于控制软件的数据库中；S3，顶管机头的自动导向测量；顶管推进施工过程中，根据激光测距仪、第一~第五反射棱镜和第一、第二电子倾斜仪当前观测数据和初始观测数据，依次解算出第一、第二反射棱镜的三维坐标、测量机器人观测中心的三维坐标、第三、第四、第五反射棱镜的三维坐标，最终解算出顶管机头中心的三维坐标及顶管机头中心相对于设计轴线的水平和竖直偏差。2.根据权利要求1所述轨迹式顶管自动导向方法，其特征在于：S3中，解算所述第一反射棱镜在施工状态下的三维坐标，步骤如下：S3.1.1，所述后视管片首尾中心的解算：顶管推进过程中，后视管片由初始状态位置沿着已经敷设完成的管片隧道移动到施工状态位置时，由所述激光测距仪测量获得后视管片推进距离为；根据激光测距仪的测量数据、初始状态下后视管片首尾中心的三维坐标和已敷设完成的管片隧道中心轴线数据，即可内插出施工状态下后视管片首尾中心的三维坐标；S3.1.2，第一电子倾斜仪角度数据与后视管片首尾中心三维坐标数据的融合解算：
如图3所示，初始状态下，以后视管片尾部中心作为原点，以后视管片尾首中心连线在水平面的投影作为轴，以后视管片尾部中心竖直向上方向作为轴，根据左手法则，形成后视管片初始坐标系；初始状态下，以第一电子倾斜仪俯仰轴方向作为轴，以第一电子倾斜仪滚动轴方向作为方向，根据左手法则，形成第一电子倾斜仪的初始坐标系；顶管推进施工过程中，后视管片必然发生扭...
【专利技术属性】
技术研发人员：范伟，刘豪杰，张永光，张晓强，李政伟，白正雄，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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