一种长距离直线顶管机导向系统技术方案

本实用新型专利技术属于隧道测量装置技术领域，具体涉及一种长距离直线顶管机导向系统，包括激光靶、全站仪、无线电台、中央控制箱和工业电脑；所述激光靶安装在隧道中的顶管机盾体上，所述全站仪安装在隧道始发井口，所述激光靶包括棱镜一、棱镜二和双轴倾角仪，所述棱镜一和棱镜二用于接收全站仪发出的激光束，棱镜一和棱镜二在掘进状态下的三维坐标信息被全站仪测量获得，所述激光靶通过光纤与中央控制箱通信连接，所述全站仪通过无线电台与中央控制箱通信连接，所述中央控制箱与工业电脑通信连接。本实用新型专利技术实现在长距离直线顶管隧道中对顶管机姿态的定位测量，指导顶管机的掘进施工。工。工。

【技术实现步骤摘要】
一种长距离直线顶管机导向系统


[0001]本技术属于隧道测量装置
，具体涉及一种长距离直线顶管机导向系统。

技术介绍

[0002]顶管机一般包括刀盘、盾体和推进系统，推进系统是在井口固定不动，通过液压千斤顶组油缸推动管片往前移动，而盾体通过管片的反作用力实现，安装在盾体前部的刀盘转动切削土体整体往前推进。
[0003]一般顶管机多用于电缆、供排水、燃气管道、地下过街通道、综合管廊等短距离隧道掘进，随着技术发展和行业需求，顶管机也逐渐需要满足长距离隧道掘进需求发展，特别是长距离(＞1km)直线隧道掘进需求，此时需要一种测量距离远且精度高的导向系统来进行实时跟踪定位测量。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供了一种长距离直线顶管机导向系统，实现在长距离直线顶管隧道中对顶管机姿态的定位测量，指导顶管机的掘进施工。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用以下的技术方案：
[0006]本技术提供的一种长距离直线顶管机导向系统，包括激光靶、全站仪、无线电台、中央控制箱和工业电脑；所述激光靶安装在隧道中的顶管机盾体上，所述全站仪安装在隧道始发井口，所述激光靶包括棱镜一、棱镜二和双轴倾角仪，所述棱镜一和棱镜二用于接收全站仪发出的激光束，棱镜一和棱镜二在掘进状态下的三维坐标信息被全站仪测量获得，所述激光靶通过光纤与中央控制箱通信连接，所述全站仪通过无线电台与中央控制箱通信连接，所述中央控制箱与工业电脑通信连接。
[0007]进一步地，所述棱镜一和棱镜二为两个圆棱镜，两个圆棱镜前后交错布置，具有高度差。
[0008]进一步地，所述棱镜一和棱镜二水平相距30cm。
[0009]进一步地，所述激光靶还包括雾化玻璃和控制芯片，所述雾化玻璃分别设置于所述棱镜一和棱镜二的前方，所述控制芯片与雾化玻璃连接，控制雾化玻璃的通电和断电，从而控制雾化玻璃的通透和不通透。
[0010]进一步地，所述激光靶还包括电源模块，用于给双轴倾角仪和雾化玻璃供电。
[0011]进一步地，所述激光靶还包括电源指示灯和通讯指示灯。
[0012]进一步地，所述全站仪、棱镜一和棱镜二安装在已知三维空间坐标点位上。
[0013]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0014]本技术的长距离直线顶管机导向系统可实现长距离（大于1km）直线隧道中对顶管机姿态的精确定位，硬件部分简单易安装，软件部分使用现有的顶管导向系统软件实现对顶管机姿态角的解算，简单易上手，本技术集成化程度高、性能稳定、便于维护，一
次性解决长距离直线顶管机定位，不需要额外费用、成本低。
附图说明
[0015]图1是本技术实施例的长距离直线顶管机导向系统的结构示意图；
[0016]图2是本技术实施例的激光靶的正视示意图；
[0017]图3是本技术实施例的激光靶的侧视示意图。
[0018]图中序号所代表的含义为：
[0019]1.顶管机盾体，2.激光靶，3.全站仪，4.无线电台，5.中央控制箱，6.工业电脑，7.管片，8.棱镜一，9.棱镜二，10.雾化玻璃，11.控制芯片，12.电源模块，13.电源指示灯，14.通讯指示灯，15.双轴倾角仪。
具体实施方式
[0020]为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，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。
[0021]如图1所示，本实施例的长距离直线顶管机导向系统，包括激光靶2、全站仪3、无线电台4、中央控制箱5和工业电脑6；所述激光靶2安装在隧道中的顶管机盾体1上，与整个盾体构成一个刚体结构，所述全站仪3安装在隧道始发井口；所述激光靶2包括棱镜一8、棱镜二9和双轴倾角仪15，所述棱镜一8和棱镜二9用于接收全站仪3发出的激光束，棱镜一8和棱镜二9在掘进状态下的三维坐标信息可被全站仪3测量获得，所述激光靶2通过光纤与中央控制箱5通信连接，中央控制箱5获取双轴倾角仪15测量的顶管机的俯仰角和滚动角，所述全站仪3通过无线电台4与中央控制箱5通信连接，中央控制箱5把控制指令传输给全站仪3，并接收全站仪3测得的激光靶2内棱镜一8和棱镜二9的三维坐标信息；所述中央控制箱5与工业电脑6通信连接，工业电脑6设置在顶管机司机室内。
[0022]具体的，如图2和图3所示，所述棱镜一8和棱镜二9为两个圆棱镜，两个圆棱镜前后交错布置，具有高度差，优选的，所述棱镜一8和棱镜二9水平相距30cm；所述激光靶2还包括两块雾化玻璃10、控制芯片11、电源模块12、电源指示灯13和通讯指示灯14，两块雾化玻璃10分别设置于所述棱镜一8和棱镜二9的前方，所述控制芯片11与雾化玻璃10连接，控制芯片11控制雾化玻璃10的通电和断电，从而控制玻璃的通透和不通透，使得全站仪3在一个时间段只能获得一个棱镜的三维坐标信息，避免数据混淆搞错。电源指示灯13用于指示是否通电，通讯指示灯14用于指示通信线路是否正常，电源模块12用于给双轴倾角仪15和雾化玻璃10供电。当然，本实施例除了使用雾化玻璃10，也可采用滑台遮挡装置等其它具有一个遮挡一个不遮挡功能的装置。
[0023]可以理解的是，棱镜一8、棱镜二9和双轴倾角仪15可以不集成在一个装置内，可分解为单个装置形式。
[0024]工作原理如下：
[0025]步骤1，将激光靶2安装在隧道中的顶管机盾体1上。
[0026]步骤2，在隧道始发井口，布设三个大地坐标系下的三维空间坐标，把全站仪3、棱镜一8和棱镜二9分别安装在这三个已知坐标点位上，通过全站仪3照准棱镜进行精确测量
定位。
[0027]步骤3，顶管机开始沿着隧道向前掘进。
[0028]步骤4，在掘进过程中，中央控制箱5获取激光靶2内双轴倾角仪15测得的顶管机的俯仰角和滚动角；全站仪3定时向激光靶2发出激光束，激光束到达激光靶2上的棱镜一8或者棱镜二9，此时控制芯片11控制雾化玻璃10的通透，全站仪3在一个时间段只获取一个棱镜的三维坐标信息，并将该信息传送给中央控制箱5。
[0029]步骤5，中央控制箱5把从激光靶2和全站仪3获取的数据，传输到工业电脑6，通过顶管导向系统软件解算出顶管机的方位角（顶管机方位角的计算过程属于现有技术），输出方位角、俯仰角、滚动角等姿态角信息。
[0030]步骤6，顶管机司机根据工业电脑6显示屏显示的姿态角信息来控制顶管机的掘进施工。
[0031]本技术的长距离直线顶管机导向系统可实现长距离（大于1km）直线隧道中对顶管机姿态的精确定位，操作简单，便于司机控制顶管机掘进方向。
[0032]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长距离直线顶管机导向系统，其特征在于，包括激光靶、全站仪、无线电台、中央控制箱和工业电脑；所述激光靶安装在隧道中的顶管机盾体上，所述全站仪安装在隧道始发井口，所述激光靶包括棱镜一、棱镜二和双轴倾角仪，所述棱镜一和棱镜二用于接收全站仪发出的激光束，棱镜一和棱镜二在掘进状态下的三维坐标信息被全站仪测量获得，所述激光靶通过光纤与中央控制箱通信连接，所述全站仪通过无线电台与中央控制箱通信连接，所述中央控制箱与工业电脑通信连接。2.根据权利要求1所述的长距离直线顶管机导向系统，其特征在于，所述棱镜一和棱镜二为两个圆棱镜，两个圆棱镜前后交错布置，具有高度差。3.根据权利要求1或者2所述的长距离直线顶管机导向系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏云豹，刘恒杰，孙浩，刘清政，赵海兵，赵磊，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团技术服务有限公司，
类型：新型
国别省市：