CN102778222A - 一种隧道衬砌台车定位系统 - Google Patents

一种隧道衬砌台车定位系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102778222A
CN102778222A CN2012102324985A CN201210232498A CN102778222A CN 102778222 A CN102778222 A CN 102778222A CN 2012102324985 A CN2012102324985 A CN 2012102324985A CN 201210232498 A CN201210232498 A CN 201210232498A CN 102778222 A CN102778222 A CN 102778222A
Authority
CN
China
Prior art keywords
displacement
control terminal
positioning system
lining trolley
tunnel lining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102324985A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102778222B (zh
Inventor
倪振利
牛江川
徐冬青
杨金友
徐高山
庞前凤
刘治宝
马杰
周兵役
郝如江
王盛印
孙敏筠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd
China Railway 22nd Bureau Group Urban Rail Engineering Co., Ltd.
Original Assignee
First Engineering Co Ltd of China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd
China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by First Engineering Co Ltd of China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd, China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd filed Critical First Engineering Co Ltd of China Railway 22nd Bureau Group Co Ltd
Priority to CN201210232498.5A priority Critical patent/CN102778222B/zh
Publication of CN102778222A publication Critical patent/CN102778222A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102778222B publication Critical patent/CN102778222B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

本发明涉及一种隧道衬砌台车定位系统，包括点光源、工控机、定位测量控制终端、图像传感器以及位移控制模块；工控机，用于根据图像传感器的信号计算隧道衬砌台车偏离的位移并将该位移传送到定位测量控制终端，及接收来自定位测量控制终端的控制命令；定位测量控制终端，用于发送控制命令至工控机，并根据该位移控制位移控制模块以实现定位。本发明能够实现隧道衬砌台车的自动化，提高施工效率，并避免人为因素的干扰，保证隧道二次衬砌施工质量，提高施工进度。

Description

一种隧道衬砌台车定位系统
技术领域
本发明涉及定位技术，尤其涉及一种隧道衬砌台车定位系统。
背景技术
隧道二次衬砌施工中，衬砌台车的定位精度决定隧道竣工质量，而定位速度是隧道二次衬砌施工进度的关键因素。目前，隧道衬砌台车定位的主要控制手段是通过专业测量人员利用全站仪测量，配合台车操作人员的调节来实现定位。台车定位自动化程度低，更需要专业测量人员的帮助，定位误差的人为因素不可避免。隧道衬砌施工有时为了赶工期，施工人员甚至通过简单的放垂线的方式确定台车模板位置，这种方式定位精度根本更差，同时，台车定位过程也影响了其下方工程车辆的通行。
发明内容
为了解决上述的技术问题，提供了隧道衬砌台车定位系统。
本发明提供了一种隧道衬砌台车定位系统，包括点光源、工控机、定位测量控制终端、图像传感器以及位移控制模块；
工控机，用于根据图像传感器的信号计算隧道衬砌台车偏离的位移并将该位移传送到定位测量控制终端，及接收来自定位测量控制终端的控制命令；
定位测量控制终端，用于发送控制命令至工控机，并根据该位移控制位移控制模块以实现定位。
在一个示例中，图像传感器包括工业相机和激光测距仪；工业相机和激光测距仪固定在已知位置，点光源固定在隧道衬砌台车模板上。
在一个示例中，隧道衬砌台车固定有反光片。
在一个示例中，工控机包括主机、显示器和无线通信模块；无线通信模块，用于将所述位移发送到定位测量控制终端，及接收来自定位测量控制终端的控制命令。
在一个示例中，位移控制模块包括电磁阀、液压油缸和位移传感器。
在一个示例中，定位测量控制终端包括主机、显示屏、无线通信模块和继电器控制器；无线通信模块，用于接收所述位移，及发送控制命令；电磁阀用于控制液压油缸伸长；继电控制器用于打开或关闭电磁阀；位移传感器用于测量液压油缸伸长量并反馈该液压油缸伸长量至主机，主机经过计算后控制继电器控制器。
本发明能够实现隧道衬砌台车的自动化、高效率、高精度，避免人为因素的干扰，保证隧道二次衬砌施工质量，提高施工进度。
附图说明
图1为本发明提供的成像测量原理示意图；
图2a和图2b为本发明提供的定位原理示意图；
图3为本发明提供的隧道衬砌台车定位系统示意图；
图4为本发明提供的工控机示意图；
图5为本发明提供的定位测量控制终端示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明做进一步的详细描述。
本发明采用激光测距和基于图像处理的平面定位相结合的方法实现台车模板的空间定位。在隧道内已知点作为控制点，架设激光测距仪和高分辨率长焦数字相机，在台车模板上固定点光源作为相机成像目标，在台车上固定反光片作为激光测距仪的激光反射靶，激光测距仪的测量数据和相机的成像信息传入工控机进行分析和处理，得到台车模板当前位置相对于隧道设计位置的偏移量，该偏移数据通过无线模块发送到定位测量控制终端上显示并通过调节电磁液压阀来实现台车的定位。该系统研发的目标是实现模板的自动定位，即通过自动控制液压系统将工控机发送来的偏移数据直接作为控制量，操作人员仅仅通过定位测量控制终端发送测量工作的启动命令，整个测量、分析、液控、定位、误差校核等工作全部自动完成。
本发明为了保证测量分析的精度，其成像测量原理如图1所示，在台车上事先固定已知精确长度的参考点光源，标记模板位置的点光源与参考点光源共同在相机中成像，图像处理中通过滤波、边缘提取、中心定位等图像处理算法确定模板位置点光源距离相机光轴的像素值，根据参考点光源之间的像素值与实际距离的比例可以得到模板位置点光源距离相机光轴的实际空间距离。其定位原理如图2a和图2b所示，经过已知校正点计算出成像设备和隧道理想轴线之间的上下偏差角和左右偏差角。由于相机的固定位置点的坐标已知，相机镜头的左右偏角和上下偏角已知，激光测距仪测得相机位置点到模板的直线距离，以上已知参数通过设计计算机算法处理可以精确得到模板的实际空间位置，将该计算位置点与已知隧道设计参数比较，可以得到模板的位置偏差。
本发明通过无线通信协议实现测量控制和计算分析结果的传输和显示。台车操作人员通过定位测量控制终端即可方便快捷地实现台车位置测量控制和测量结果显示输出，整个过程不受隧道内部空间位置和环境因素的影响，不需要专业测量人员的帮助即可顺利完成。
台车模板的位置移动通过液压油缸的动作来实现，本发明将测量分析得到的位置偏差数据作为控制参数，用来实现对油缸液压阀的动作控制，通过连续测量和分析实现对油缸动作的误差调整，实现该系统的闭环控制对于减少人为因素的影响，提高施工效率和施工质量具有重要意义。
自动控制系统是由电磁阀、液压油缸、位移传感器和定位测量控制终端组成。定位测量控制终端控制电磁阀开闭，位移传感器测液压油缸伸长量并实时的反馈给定位测量控制终端，组成一个闭环控制系统。
隧道衬砌台车定位系统包括五部分，图像传感器部分、工控机部分、定位测量控制终端、点光源系统、位移控制部分，如图3所示。
图像传感器部分由工业相机、镜头、激光测距仪组成，主要负责抓取图像和测量距离然后传给工控机处理。
工控机部分由主机、显示器和无线通信模块组成，如图4所示。其主要工作是通过无线通信接收命令进而控制传感器工作，接收传感器传来的数据，然后计算出台车的偏离，最后经过无线通信发送装置传到定位测量控制终端。
定位测量控制终端由主机、显示屏、无线通信模块和继电器控制器等组成，如图5所示。其主要工作是通过无线通信模块发送命令控制工控机和接收来自工控机的数据，继电器控制器控制点光源和电磁阀。
点光源系统是布置在衬砌台车需要定位的地方，这样成像时就可以计算出其位置来。点光源由定位测量控制终端的继电器控制器控制，有序的点亮。例如，点亮10个点光源中的三个。
位移控制部分由电磁阀、液压油缸、位移传感器组成。定位测量控制终端控制电磁阀，使液压油缸伸长，位移传感器采集到液压油缸的伸长量后反馈给定位测量控制终端，经过计算后判定是否要关闭电磁阀。
本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。

Claims (6)

1.一种隧道衬砌台车定位系统，其特征在于，包括点光源、工控机、定位测量控制终端、图像传感器以及位移控制模块；
工控机，用于根据图像传感器的信号计算隧道衬砌台车偏离的位移并将该位移传送到定位测量控制终端，及接收来自定位测量控制终端的控制命令；
定位测量控制终端，用于发送控制命令至工控机，并根据该位移控制位移控制模块以实现定位。
2.如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，图像传感器包括工业相机和激光测距仪；工业相机和激光测距仪固定在已知位置，点光源固定在隧道衬砌台车模板上。
3.如权利要求2所述的定位系统，其特征在于，隧道衬砌台车固定有反光片。
4.如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，工控机包括主机、显示器和无线通信模块；无线通信模块，用于将所述位移发送到定位测量控制终端，及接收来自定位测量控制终端的控制命令。
5.如权利要求1所述的定位系统，其特征在于，位移控制模块包括电磁阀、液压油缸和位移传感器。
6.如权利要求5所述的定位系统，其特征在于，定位测量控制终端包括主机、显示屏、无线通信模块和继电器控制器；无线通信模块，用于接收所述位移和发送控制命令；电磁阀用于控制液压油缸伸长；继电控制器用于打开或关闭电磁阀；位移传感器用于测量液压油缸伸长量并反馈该液压油缸伸长量至主机，由主机经过计算分析后再控制继电器控制器。
CN201210232498.5A 2012-07-06 2012-07-06 一种隧道衬砌台车定位系统 Active CN102778222B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210232498.5A CN102778222B (zh) 2012-07-06 2012-07-06 一种隧道衬砌台车定位系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210232498.5A CN102778222B (zh) 2012-07-06 2012-07-06 一种隧道衬砌台车定位系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102778222A true CN102778222A (zh) 2012-11-14
CN102778222B CN102778222B (zh) 2016-03-02

Family

ID=47123221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210232498.5A Active CN102778222B (zh) 2012-07-06 2012-07-06 一种隧道衬砌台车定位系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102778222B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105425804A (zh) * 2015-12-24 2016-03-23 北京首尔工程技术有限公司 预衬砌设备自动行走和定位装置
CN106835939A (zh) * 2016-12-22 2017-06-13 李俊叶 可自动调整隧道液压栈桥横向偏移的装置及其控制方法
CN111343565A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 深圳市优必选科技有限公司 定位方法及终端设备
CN113503856A (zh) * 2021-07-30 2021-10-15 中铁工程装备集团有限公司 一种隧道用台车定位测量方法及系统
CN114981043A (zh) * 2019-12-31 2022-08-30 海瑞克股份公司 用于自动化设置隧道衬砌部段的方法和装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1929104A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 株式会社瑞萨科技 电子器件的制造方法
CN1996195A (zh) * 2005-12-31 2007-07-11 清华大学 一种机车定位纠偏系统及其运动跟踪方法
CN101358836A (zh) * 2008-09-28 2009-02-04 西安理工大学 基于计算机视觉识别焊点中心位置的方法
CN100538011C (zh) * 2007-12-20 2009-09-09 中铁十二局集团有限公司 铁路大断面隧道接触网预埋滑槽施工方法
CN101230785B (zh) * 2008-02-22 2010-08-11 中铁二局股份有限公司 大断面、多断面隧道衬砌施工方法
CN201679506U (zh) * 2010-05-26 2010-12-22 中铁十二局集团有限公司 陡坡斜井衬砌施工用大吨位衬砌台车辅助牵引装置
US20110178658A1 (en) * 2010-01-20 2011-07-21 Honeywell International Inc. Systems and methods for monocular airborne object detection
JP2012008026A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Meidensha Corp 架線位置測定装置
CN202181901U (zh) * 2011-07-04 2012-04-04 湖南五新重型装备有限公司 隧道衬砌台车走行装置控制系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1929104A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 株式会社瑞萨科技 电子器件的制造方法
CN1996195A (zh) * 2005-12-31 2007-07-11 清华大学 一种机车定位纠偏系统及其运动跟踪方法
CN100538011C (zh) * 2007-12-20 2009-09-09 中铁十二局集团有限公司 铁路大断面隧道接触网预埋滑槽施工方法
CN101230785B (zh) * 2008-02-22 2010-08-11 中铁二局股份有限公司 大断面、多断面隧道衬砌施工方法
CN101358836A (zh) * 2008-09-28 2009-02-04 西安理工大学 基于计算机视觉识别焊点中心位置的方法
US20110178658A1 (en) * 2010-01-20 2011-07-21 Honeywell International Inc. Systems and methods for monocular airborne object detection
CN201679506U (zh) * 2010-05-26 2010-12-22 中铁十二局集团有限公司 陡坡斜井衬砌施工用大吨位衬砌台车辅助牵引装置
JP2012008026A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Meidensha Corp 架線位置測定装置
CN202181901U (zh) * 2011-07-04 2012-04-04 湖南五新重型装备有限公司 隧道衬砌台车走行装置控制系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105425804A (zh) * 2015-12-24 2016-03-23 北京首尔工程技术有限公司 预衬砌设备自动行走和定位装置
CN106835939A (zh) * 2016-12-22 2017-06-13 李俊叶 可自动调整隧道液压栈桥横向偏移的装置及其控制方法
CN111343565A (zh) * 2018-12-19 2020-06-26 深圳市优必选科技有限公司 定位方法及终端设备
CN111343565B (zh) * 2018-12-19 2022-08-05 深圳市优必选科技有限公司 定位方法及终端设备
CN114981043A (zh) * 2019-12-31 2022-08-30 海瑞克股份公司 用于自动化设置隧道衬砌部段的方法和装置
CN114981043B (zh) * 2019-12-31 2023-08-25 海瑞克股份公司 用于自动化安装隧道衬砌环的隧道衬砌部段的方法和装置
CN113503856A (zh) * 2021-07-30 2021-10-15 中铁工程装备集团有限公司 一种隧道用台车定位测量方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102778222B (zh) 2016-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3392612B1 (en) Defect detection apparatus and program
CN102778222A (zh) 一种隧道衬砌台车定位系统
JP6634314B2 (ja) 無人航空機を用いた施設内点検システム
CN109753081B (zh) 一种基于机器视觉的巷道巡检无人机系统及导航方法
CN102795547B (zh) 起重机吊钩位置和摆角的实时摄像测量方法
EP2863174B1 (en) Measuring method and measuring instrument
JP6083520B2 (ja) ロボット誘導方法と装置
CN106124517A (zh) 检测结构件表面裂缝的多旋翼无人机检测平台系统及其用于检测结构件表面裂缝的方法
EP2527787A2 (en) Aerial photograph image pickup method and aerial photograph image pickup apparatus
CH709765B1 (it) Strumento di geodesia.
CN110605718A (zh) 一种变电站巡检机器人系统及巡检方法
JP2018163063A (ja) トンネル内空変位計測方法
KR20090013471A (ko) 구조광을 이용한 토공량 산출 장치 및 방법
KR20130067851A (ko) 차량 위치 인식 장치 및 방법
CN104878701A (zh) 一种下穿既有线桥涵顶进水平导向纠偏系统
CN209102898U (zh) 一种基于高性能无人机的隧道二次衬砌检测系统
JP6433033B1 (ja) 建方支援システム及び建方支援システムに用いられるモバイル機器
CN104669065A (zh) 金刚石刀具在位检测与定位方法
CN108952742A (zh) 一种基于机器视觉的盾构机导向方法及系统
CN109268026A (zh) 一种顶管机操作系统及操作方法
CN106737859A (zh) 基于不变平面的传感器与机器人的外部参数标定方法
CN102706288A (zh) 基于图像测量姿态补偿方法及其装置和隧道沉降变形监测系统
CN111780715A (zh) 一种视觉测距方法
JP2017026411A (ja) 照度測定システム
CN114922667A (zh) 基于视觉的综采工作面液压支架自动调直控制系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Ni Zhenli

Inventor after: Di Yuhuan

Inventor after: Zhou Bingyi

Inventor after: Hao Rujiang

Inventor after: Wang Shengyin

Inventor after: Sun Minjun

Inventor after: Niu Jiangchuan

Inventor after: Zhang Xiaonian

Inventor after: Xu Dongqing

Inventor after: Yang Jinyou

Inventor after: Xu Gaoshan

Inventor after: Pang Qianfeng

Inventor after: Liu Zhibao

Inventor after: Ma Jie

Inventor before: Ni Zhenli

Inventor before: Hao Rujiang

Inventor before: Wang Shengyin

Inventor before: Sun Minjun

Inventor before: Niu Jiangchuan

Inventor before: Xu Dongqing

Inventor before: Yang Jinyou

Inventor before: Xu Gaoshan

Inventor before: Pang Qianfeng

Inventor before: Liu Zhibao

Inventor before: Ma Jie

Inventor before: Zhou Bingyi

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: NI ZHENLI NIU JIANGCHUAN XU DONGQING YANG JINYOU XU GAOSHAN PANG QIANFENG LIU ZHIBAO MA JIE ZHOU BINGYI HAO RUJIANG WANG SHENGYIN SUN MINJUN TO: NI ZHENLI NIU JIANGCHUAN ZHANG XIAONIAN XU DONGQING YANG JINYOU XU GAOSHAN PANG QIANFENG LIU ZHIBAO MA JIE DI YUHUAN ZHOU BINGYI HAO RUJIANG WANG SHENGYIN SUN MINJUN

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 100040 86 Lugu Road, Shijingshan District, Beijing

Co-patentee after: China Railway 22nd Construction Bureau Co., Ltd.

Patentee after: China Railway twenty-two Bureau Group Railway Engineering Co., Ltd.

Address before: 100040 86 Lugu Road, Shijingshan District, Beijing

Co-patentee before: China Railway 22nd Construction Bureau Co., Ltd.

Patentee before: China Railway 22nd Construction Bureau 1st Engineering Co., Ltd.

CP01 Change in the name or title of a patent holder