一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，包括激光测量装置和控制器，所述激光测量装置包括同轴设置的线形激光发射器和图像获取设备，所述线形激光发射器和图像获取设备均设置在盾构机尾部，且均与所述控制器相连；所述线形激光发射器用于向管环方向发射线激光，所述线激光经过管环的中心线；所述图像获取设备的拍摄方向与线形激光发射器的发射方向平行，用于拍摄激光投影图片，并将得到的激光投影图片传输至控制器；所述控制器根据激光投影图片中的激光投影和图片像素距离计算盾尾间隙。本发明专利技术能够自动化实时对盾构机盾尾间隙进行动态测量，整个过程无需人工参与。

A real-time dynamic measuring device for shield tail clearance of shield machine

【技术实现步骤摘要】
一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置
本专利技术涉及盾尾间隙测量
，特别是涉及一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置。
技术介绍
盾尾间隙指的是盾构机尾部的盾壳和最后一环管片之间的缝隙宽度，通常测量时选取上下左右，即0度、90度、180度和270度四个方向的管环半径方向的间隙值作为评定标准，盾尾间隙是盾构机正常运行的重要数据，不合理的盾尾间隙可能会造成盾壳变形、盾尾刷破裂、管片碎裂等情况，甚至导致涌水涌泥等危险的发生。尽管盾构的其他技术已经非常成熟，但是其盾尾间隙测量方式没有新技术的应用。目前盾尾间隙的测量方式为人工测量。人工测量盾尾间隙是指测量人员使用卷尺或卡尺等工具，手工测量得到盾尾间隙。由于盾构机前端温度湿度高、人员操作空间狭小、环境恶劣，测量人员难以长期驻扎，所以测量实时性差；盾构机尾部结构复杂，盾尾间隙无专用测量通道，测量难度大，测量准确性差、易出错，增加人员安全风险；测量位置在管环附近，难以标记，所以难以复测检核；数据为人工记录，易出错，数据难以保存，查询不便。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，能够自动化实时对盾构机盾尾间隙进行动态测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，包括激光测量装置和控制器，所述激光测量装置包括同轴设置的线形激光发射器和图像获取设备，所述线形激光发射器和图像获取设备均设置在盾构机尾部，且均与所述控制器相连；所述线形激光发射器用于向管环方向发射线激光，所述线激光经过管环的中心线；所述图像获取设备的拍摄方向与线形激光发射器的发射方向平行，用于拍摄激光投影图片，并将得到的激光投影图片传输至控制器；所述控制器根据激光投影图片中的激光投影和图片像素距离计算盾尾间隙。所述控制器提取出所述激光投影图片中的激光投影在盾壳上直线的直线方程和激光投影在管环上的线段的直线方程，并计算两条直线方程的交点，得到交点坐标；接着获取激光投影在管环上的线段的内端点和外端点坐标，计算内端点和外端点之间的像素距离和交点与外端点之间的像素距离的比例，得到管环宽度和盾尾间隙之间的比例，根据已知管环宽度得到盾尾间隙。所述激光测量装置共有四个，均匀分布在盾构机尾部的四周。所述控制器通过控制箱中的继电器对激光测量装置进行控制。有益效果由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术通过激光在盾壳和管环上投影出直线和线段，并通过工业相机将投影出的直线和线段进行拍摄，利用计算机提取出激光的投影出直线方程和线段方程，再根据直线方程和线段方程计算得到盾尾间隙，整个过程无需人工参与，降低了人工测量导致的人员危险，解决了人工测量不能实时测量盾尾间隙的问题，以及解决了人工测量盾尾间隙时无法复测复核的问题。本专利技术可以对检测到的数据进行保存，方便以后查询。附图说明图1是本专利技术的实施方式中盾构机盾尾间隙动态实时测量装置的结构剖面图；图2是本专利技术的实施方式中盾构机盾尾间隙动态实时测量装置的结构示意图；图3是本专利技术的实施方式中位于左侧激光测量装置获取到的激光投影图片示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，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。本专利技术的实施方式涉及一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，如图1和图2所示，包括激光测量装置1和控制器3，所述激光测量装置1包括同轴设置的线形激光发射器11和图像获取设备12，所述线形激光发射器和图像获取设备均设置在盾构机尾部，且均与所述控制器相连。本实施方式中，图像获取设备采用工业相机。本实施方式中共设置有四个激光测量装置，四个激光测量装置完全相同，分别测量盾构机上、下、左、右四个方向的盾尾间隙，四个激光测量装置由线缆连接至控制箱2，控制箱2有两根线缆连接于控制器3。在测量时，控制器3通过控制控制箱2中的继电器分别打开四个激光测量装置的线形激光发射器，线形激光发射器会向着管环4方向发射线激光，线激光会经过管环4实际中心线，即线激光在管环所要测量位置的投影能够过所测量管环的圆心。线形激光发射器发射的线激光分别投影到了盾壳5和管环4之上，工业相机拍摄方向与线激光发射方向平行，此时控制器3会控制激光测量装置的工业相机拍摄一张激光投影图片，并将该激光投影图片传输至控制器3，并由控制器3对其进行保存。根据盾尾间隙的定义，可知这时的盾尾间隙为管环的半径方向从管环外侧到盾壳的延长线的距离，而这条线正是线激光所成平面与管环法平面的交线，此时盾尾间隙的盾壳测量点，也就是线激光所成平面与管环法平面的交线与盾壳面的交点，此点为盾壳面与线激光所成平面和管环法平面的交点，这个点也必定位于线激光所成平面与盾壳面的交线上，也就是说线激光所成平面与盾壳面的交线必过此点，所以计算出此点是盾尾间隙测量系统的关键，得出此点后，出此点和管环与线激光相交的外侧点之间的距离即是该部位的盾尾间隙值。图3所示的是位于左侧激光测量装置获取到的激光投影图片示意图。根据摄影测量的相关知识可知，与管环半径位于同一直线的盾尾间隙与线激光在管环上的投影的比例是固定的，于是可通过单目摄影测量的方式来获得这个比例。具体方式如下：控制器在收到激光投影图片后，首先在激光投影图片上提取出激光投影在盾壳5上的直线A的直线方程和激光投影在管环4上的线段B所在直线的方程，计算两条直线方程的交点O的坐标，并获取管环上激光投影的线段的外端点M和内端点N的坐标，此时外端点M和内端点N的坐标可以得到外端点M和内端点N之间的像素距离，再计算出管环上线激光投影的线段的外端点M和交点O之间的像素距离，外端点M和内端点N之间的像素距离与外端点M和交点O之间的像素距离的比值与管环宽度和盾尾间隙之间的比值相同，而管环宽度是已知，故能求出盾尾间隙。不难发现，本专利技术通过激光在盾壳和管环上投影出直线和线段，并通过工业相机将投影出的直线和线段进行拍摄，利用计算机提取出激光的投影出直线方程和线段方程，再根据直线方程和线段方程计算得到盾尾间隙，整个过程无需人工参与，降低了人工测量导致的人员危险，解决了人工测量不能实时测量盾尾间隙的问题，以及解决了人工测量盾尾间隙时无法复测复核的问题。本专利技术可以对检测到的数据进行保存，方便以后查询。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，包括激光测量装置和控制器，其特征在于，所述激光测量装置包括同轴设置的线形激光发射器和图像获取设备，所述线形激光发射器和图像获取设备均设置在盾构机尾部，且均与所述控制器相连；所述线形激光发射器用于向管环方向发射线激光，所述线激光经过管环的中心线；所述图像获取设备的拍摄方向与线形激光发射器的发射方向平行，用于拍摄激光投影图片，并将得到的激光投影图片传输至控制器；所述控制器根据激光投影图片中的激光投影和图片像素距离计算盾尾间隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，包括激光测量装置和控制器，其特征在于，所述激光测量装置包括同轴设置的线形激光发射器和图像获取设备，所述线形激光发射器和图像获取设备均设置在盾构机尾部，且均与所述控制器相连；所述线形激光发射器用于向管环方向发射线激光，所述线激光经过管环的中心线；所述图像获取设备的拍摄方向与线形激光发射器的发射方向平行，用于拍摄激光投影图片，并将得到的激光投影图片传输至控制器；所述控制器根据激光投影图片中的激光投影和图片像素距离计算盾尾间隙。


2.根据权利要求1所述的盾构机盾尾间隙动态实时测量装置，其特征在于，所述控制器提取出所述激光投影图...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃旭，朱涛，汪慧琴，吴小燕，刘超，胡华鑫，
申请(专利权)人：上海米度测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31