CN111735424A - 一种顶管机姿态测量系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种顶管机姿态测量系统，包括：工控计算机、设置在顶管机上且与所述工控计算机连接的摄像头、固定设置在顶管机上的网格图装置，以及固定于井口位置的激光发射器；所述激光发射器用于将激光投射在所述网格图装置的表面，所述工控计算机根据网格图装置表面的激光位置来计算顶管机的位置偏移；本发明还涉及一种顶管机姿态测量方法，能够实时测量顶管机在运行过程中的水平偏差、竖直偏差、滚动角和俯仰角。本发明便于安装，成本较低且实用性较好。
Description
技术领域
本发明涉及工程建设技术领域，特别是涉及一种顶管机姿态测量系统和方法。
背景技术
顶管机是一种常用的管道挖掘设备，有着机构简单、成本低、安全和快速挖掘等特点，但是传统的导向系统价格高昂，成为了顶管机掘进自动化测量的一大难题。
目前常用的方法是人工查看激光斑法，即前端安装网格图，激光打到网格图上，人眼判断掘进偏差，由于是人工操作，有着无法不间断测量、难以记录、记录易出错、记录查询难和数据无法实时上传等缺点；而传统的盾构导向系统价格高昂，低成本的顶管施工难以承受。
有鉴于此，需要在合理的成本内为顶管机施工提供一套实时准确、便于安装使用和成本较低的导向系统，为顶管机施工提供准确的导向数据，是业内人士亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种顶管机姿态测量系统和方法，能够实时检测顶管机的位姿变化，实用性较强。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种顶管机姿态测量系统，包括：工控计算机、设置在顶管机上且与所述工控计算机连接的摄像头、固定设置在顶管机上的网格图装置，以及固定于井口位置的激光发射器；所述激光发射器用于将激光投射在所述网格图装置的表面，所述工控计算机根据网格图装置表面的激光位置来计算顶管机的位置偏移。
所述激光发射器到所述网格图装置的中心连线与顶管机的设计中线平行。
所述顶管机内部还设置有与所述工控计算机连接的倾角仪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种顶管机姿态测量方法，包括：采用上述测量系统来检测顶管机的水平偏差和竖直偏差，具体为：
步骤(1)：顶管机初始运行时，利用所述摄像头拍摄所述激光发射器投射在所述网格图装置的表面的激光斑，得到关于顶管机的初始运行网格图，并将所述初始运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的初始位置关系；
步骤(2)：顶管机运行状态中，利用所述摄像头实时拍摄所述网格图装置表面的激光斑，得到关于顶管机的实时运行网格图，并将所述实时运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的实时位置关系；
步骤(3)：对比所述激光斑与网格图中心的初始位置关系与实时位置关系是否一致，若不一致，则计算顶管机的水平偏差和竖直偏差。
所述测量系统还通过所述工控计算机来读取倾角仪测得的顶管机的滚动角和俯仰角。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明提供的测量系统便于安装，相对于传统的盾构导向系统本发明的测量系统成本较低，能够实时测量顶管机运行过程中的水平偏差和垂直偏差，及时为现场施工人员提供准确的数据支持，避免了人为测量带来的误差和测量不及时等问题，本发明还能测量顶管机的俯仰角和滚动角，实用性较好。
附图说明
图1是本发明实施方式的测量系统原理示意图；
图2是本发明实施方式中通过工控计算机界面显示的关于网格图装置表面的激光斑位置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种顶管机姿态测量系统，如图1所示，为本发明实施方式的测量系统原理示意图，包括：包括：工控计算机5、设置在顶管机6上且与所述工控计算机5连接的摄像头2、固定设置在顶管机6上的网格图装置1，以及固定于井口位置的激光发射器3，所述顶管机6内部还设置有与所述工控计算机5连接的倾角仪4，所述激光发射器3到所述网格图装置1的中心连线与顶管机6的设计中线平行；所述激光发射器3用于将发出的激光投射到所述网格图装置1的表面，所述工控计算机5根据网格图装置1表面的激光位置来计算顶管机6的位置偏移。
本发明的实施方式还涉及一种顶管机姿态测量方法，能够根据实际工程测量中不同的测量需求来调整测量系统，进而对顶管机的水平偏差、竖直偏差、俯仰角和滚动角进行测量，下面进行详细说明：
当需要测量顶管机6的水平偏差和竖直偏差时，所述测量系统包括网格图装置1、摄像头2、激光发射器3和工控计算机5，测量方法如下：
步骤(1)：顶管机6初始运行时，利用所述摄像头2拍摄所述激光发射器3投射在所述网格图装置1的表面的激光斑，得到关于顶管机6的初始运行网格图，并将所述初始运行网格图传输至所述工控计算机5，得到激光斑与网格图中心的初始位置关系。
如图2所示，为本发明实施方式中通过工控计算机界面显示的关于网格图装置表面的激光斑位置示意图，图2中网格图中的黑点即为激光斑，可以准确得知激光斑在网格图上的位置。
所述摄像头2要安装在合适的位置，以便能够拍摄到整个网格图装置1表面的网格图。
步骤(2)：顶管机6运行状态中，利用所述摄像头2实时拍摄所述网格图装置1表面的激光斑，得到关于顶管机6的实时运行网格图，并将所述实时运行网格图传输至所述工控计算机5，得到激光斑与网格图中心的实时位置关系。
步骤(3)：对比所述激光斑与网格图中心的初始位置关系与实时位置关系是否一致，若不一致，则计算顶管机6的水平偏差和竖直偏差，计算结果可以实时显示供现场技术人员使用，计算结果也会实时存储以供查询。
本实施方式中还可以通过在顶管机6内部设置与所述工控计算机5连接的倾角仪4，所述倾角仪4用于实时测量顶管机6的俯仰角和滚动角。
由此可见，本发明提供的测量系统便于安装，相对于传统的盾构导向系统本发明的测量系统成本较低，能够实时测量顶管机运行过程中的水平偏差和垂直偏差，本发明还能测量顶管机的俯仰角和滚动角，实用性较好。
Claims (5)
1.一种顶管机姿态测量系统，其特征在于，包括：工控计算机、设置在顶管机上且与所述工控计算机连接的摄像头、固定设置在顶管机上的网格图装置，以及固定于井口位置的激光发射器；所述激光发射器用于将激光投射在所述网格图装置的表面，所述工控计算机根据网格图装置表面的激光位置来计算顶管机的位置偏移。
2.根据权利要求1所述的顶管机姿态测量系统，其特征在于，所述激光发射器到所述网格图装置的中心连线与顶管机的设计中线平行。
3.根据权利要求1所述的顶管机姿态测量系统，其特征在于，所述顶管机内部还设置有与所述工控计算机连接的倾角仪。
4.一种顶管机姿态测量方法，其特征在于，包括：采用如权利要求1-3中任一所述测量系统来检测顶管机的水平偏差和竖直偏差，具体为：
步骤(1)：顶管机初始运行时，利用所述摄像头拍摄所述激光发射器投射在所述网格图装置的表面的激光斑，得到关于顶管机的初始运行网格图，并将所述初始运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的初始位置关系；
步骤(2)：顶管机运行状态中，利用所述摄像头实时拍摄所述网格图装置表面的激光斑，得到关于顶管机的实时运行网格图，并将所述实时运行网格图传输至所述工控计算机，得到激光斑与网格图中心的实时位置关系；
步骤(3)：对比所述激光斑与网格图中心的初始位置关系与实时位置关系是否一致，若不一致，则计算顶管机的水平偏差和竖直偏差。
5.根据权利要求4所述的顶管机姿态测量方法，其特征在于，所述测量系统还通过所述工控计算机来读取倾角仪测得的顶管机的滚动角和俯仰角。
Priority Applications (1)
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| CN202010710338.1A CN111735424A (zh) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | 一种顶管机姿态测量系统和方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN114578713A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-03 | 山东拓新电气有限公司 | 一种顶管机姿态控制方法及其装置 |
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2020
- 2020-07-22 CN CN202010710338.1A patent/CN111735424A/zh active Pending
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| CN114578713B (zh) * | 2022-03-17 | 2022-09-13 | 山东拓新电气有限公司 | 一种顶管机姿态控制方法及其装置 |
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