本发明专利技术公开的自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，与盾构机线圈连接，包括滑轨系统，滑轨系统连接有导向系统，滑轨系统和导向系统均信号连接有控制系统，滑轨系统一端通过磁块与盾构机线圈磁性连接，且滑轨系统与盾构机线圈垂直。本发明专利技术公开的自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法，具体为：调整导向系统的位置并进行检查，确保数据的准确性；用全站仪的激光发射器发射出激光测量得出盾构机掘进前后激光靶上点的位置坐标，根据掘进前的坐标计算出的掘进停止后激光靶位置坐标，然后进行对比，判断是否存在偏差。本发明专利技术实现了导向装置自动移动的工作，节省了换站和曲线换站的人工成本与时间，加快了施工进度。加快了施工进度。加快了施工进度。
【技术实现步骤摘要】
自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置及其控制方法
[0001]本专利技术属于盾构施工
，具体涉及一种自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，还涉及上述自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法。
技术介绍
[0002]盾构机是一种用于隧道掘进和其他地下工程施工的专业机械。随着时代的发展，近几年城市化的进程不断加快，隧道工程也在迅速的实施，在隧道开挖过程中，出现具有极硬岩、强岩爆、软土大变形、突泥突水、高地热等不良地质的隧道工程越来越多，盾构机的行驶轨迹与设计轴线产生偏差的现象十分常见，都给盾构的施工带来诸多挑战，若处置不当将延误工期与产生巨大的经济损失，严重时甚至导致人员伤亡，常有报出由于盾构姿态未控制精准而导致管片破裂、隧道变形等灾害的发生，更严重会造成隧道坍塌，对工作人员的生命造成威胁。因此，利用一种导向系统指导司机施工，避免人工在隧道内大量工作十分必要。但是目前盾构导向系统还不够成熟，还需要不断的人工换站和操作，整个过程具有随机性，人工测量具有不可避免的误差，且人工换站时间长，费时费力，影响施工的进度，制约了施工效率，也增加了施工成本。
[0003]目前在盾构机上搭载导向装置自动移动的技术还暂未开展和应用，利用可移动的导向装置测量出的数据对盾构机掘进的研究具有重要的价值，将产生良好的社会效益和经济效益。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，解决了人工换站和曲线换站频繁而降低施工效率的问题。
[0005]本专利技术的另一目的是提供一种自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法，操作简单，有利于提高施工效率。
[0006]本专利技术第一种技术方案是，自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，与盾构机线圈连接，包括相连接的滑轨系统和导向系统，滑轨系统和导向系统分别与控制系统信号连接，滑轨系统通过磁块与盾构机线圈磁性连接，且滑轨系统与盾构机线圈垂直。
[0007]本专利技术第一种技术方案的特征还在于，
[0008]滑轨系统包括垂直于盾构机线圈的滑轨，滑轨上卡接有滑块，滑轨与滑块之间抵接有滚珠，滑块一侧固接有控制模块a，控制模块a和控制系统信号连接。
[0009]导向系统包括固接于滑块底部的升降杆，升降杆与控制系统信号连接，升降杆背离滑块的一端固接有激光靶；
[0010]导向系统还包括移动小车，移动小车顶部通过卡扣卡接有全站仪，全站仪与控制系统信号连接，移动小车内设有控制模块b，控制模块b和控制系统信号连接。
[0011]控制系统包括彼此信号连接的工业电脑和无线电台，无线电台与控制模块a、控制模块b、升降杆和全站仪均信号连接。
[0012]本专利技术第二种技术方案是，自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法，具体包括以下步骤：
[0013]步骤1：通过滑块和升降杆调整激光靶和全站仪之间的方位，将全站仪内置激光发射器对准激光靶，并检查设备的正常使用情况；
[0014]步骤2：用全站仪内置的激光发射器发射出激光到激光靶感光面上，然后用全站仪测量得出激光靶上激光点的位置坐标，控制系统驱动滑块带动激光靶的前后移动，再次用全站仪测量，得出激光靶处于不同位置的多组方向、距离和角度，即为盾构机未进行掘进前的初始坐标；
[0015]步骤3：将步骤2得到的初始坐标通过无线电台发送回工业电脑，根据初始坐标和盾构机预定的方向和距离，通过工业电脑计算出盾构机停止掘进时激光靶处于不同位置的终止坐标；
[0016]步骤4：盾构机掘进停止后，控制模块a通过无线电台接收到工业电脑发出的移动信息，使滑块沿着滑轨移动，测出与激光靶处于不同位置的多组方向、距离和角度；
[0017]步骤5：将步骤4测得的激光靶处于不同位置的三组方向、距离和角度通过无线电台传送回工业电脑，与终止坐标进行对比分析，判断是否存在偏差；
[0018]步骤6：若发生偏差，及时根据相差数据调整盾构机的方向和位置；
[0019]若盾构机位置坐标与预测相符，则通过移动小车将全站仪向盾构机掘进方向移动，保持两者之间测量较为准确的位置，重复步骤2至步骤6。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]本专利技术导向装置通过设置全站仪和激光靶，无需人工换站，激光靶和全站仪安装方便，对安装环境要求不高，能够精确为盾构机提供方向与位置，盾构机顶部加设滑轨系统，实现全自动换站，实现了导向装置自动移动的工作，节省了换站和曲线换站的人工成本与时间，加快了施工进度。
附图说明
[0022]图1是本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的结构示意图；
[0023]图2是本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置中滑轨系统的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置中控制系统的结构示意图；
[0025]图4是本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法的流程框图。
[0026]图中，1.盾构机线圈，2.磁块，3.滑轨，4.滑块，5.滚珠，6.升降杆，7.控制模块a，8.激光靶，9.卡扣，10.移动小车，11.控制模块b，12.工业电脑，13.无线电台，14控制模块c，15.全站仪。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0028]如图1所示，本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，与盾构机线圈1连接，包括滑轨系统，滑轨系统连接有导向系统，滑轨系统和导向系统均信号连接有控制系统，滑轨系统一端通过磁块2与盾构机线圈1磁性连接，且滑轨系统与盾构机线圈1垂直，滑轨系统包括垂直于盾构机线圈1的滑轨3，滑轨3上卡接有滑块4，滑轨3与滑块4之间抵接有滚珠5，滑
块4一侧固接有控制模块a7，控制模块a7和控制系统信号连接，用于控制滑块4在滑轨3上移动，获取不同位置激光靶8的位置坐标，确保导向系统的精确性，导向系统包括固接于滑块4底部的升降杆6，升降杆6与控制系统信号连接，升降杆6背离滑块4的一端固接有激光靶8，升降杆6控制激光靶8上下移动。
[0029]如图2所示，导向系统还包括移动小车10，移动小车10顶部通过卡扣9卡接有全站仪15，用于探测激光靶8的方向、距离和角度，全站仪15与控制系统信号连接，将所测量出的数据传送回工业电脑，移动小车10内设有控制模块b11，控制模块b11和控制系统信号连接。
[0030]如图3所示，控制系统包括彼此信号连接的工业电脑12和无线电台13，无线电台13与控制模块a7、控制模块b11、控制模块c14和全站仪15信号连接，工业电脑12通过无线电台13将指令发送到各个控制模块去，用来进行对整个系统的控制。
[0031]如图4所示，本专利技术自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法，具体包括以下步骤：
[0032]步骤1：通过滑块4和升降杆6调整激光靶8和全站仪15之间的方位，将全站仪15内置激光发射器对准激光靶8，并检查设备的正常使用情况，确保设备的完好和数据的准确性；
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，与盾构机线圈(1)连接，其特征在于，包括相连接的滑轨系统和导向系统，所述滑轨系统和导向系统分别与控制系统信号连接，所述滑轨系统通过磁块(2)与盾构机线圈(1)磁性连接，且滑轨系统与盾构机线圈(1)垂直。2.根据权利要求1所述的自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，其特征在于，所述滑轨系统包括垂直于盾构机线圈(1)的滑轨(3)，所述滑轨(3)上卡接有滑块(4)，所述滑轨(3)与滑块(4)之间抵接有滚珠(5)，所述滑块(4)一侧固接有控制模块a(7)，控制模块a(7)和控制系统信号连接。3.根据权利要求2所述的自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，其特征在于，所述导向系统包括固接于滑块(4)底部的升降杆(6)，所述升降杆(6)与控制系统信号连接，所述升降杆(6)背离滑块(4)的一端固接有激光靶(8)；所述导向系统还包括移动小车(10)，所述移动小车(10)顶部通过卡扣(9)卡接有全站仪(15)，所述全站仪(15)与控制系统信号连接，所述移动小车(10)内设有控制模块b(11)，控制模块b(11)和控制系统信号连接。4.根据权利要求3所述的自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置，其特征在于，所述控制系统包括彼此信号连接的工业电脑(12)和无线电台(13)，所述无线电台(13)与控制模块a(7)、控制模块b(11)、升降杆(6)和全站仪(15)均信号连接。5.自动跟随盾构机掘进的姿态导向装置的控制方法，其特征在于，使用如权利要求4所述自动跟...
【专利技术属性】
技术研发人员：王琳，赵立军，王桑蓬，赵云杰，
申请(专利权)人：陕西省引汉济渭工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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