專利名稱：全站儀棱鏡組和隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)及其導(dǎo)向方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隧道測(cè)量裝置及方法，具體涉及一種全站儀棱鏡組和隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)及其導(dǎo)向方法。
背景技術(shù)：
在隧道測(cè)量中，通常使用全站儀進(jìn)行測(cè)量工作，全站儀是一種可以同時(shí)進(jìn)行角度測(cè)量(水平角、豎直角)和距離測(cè)量(斜距、平距、高差)的儀器。然而在頂管隧道中，由于管片一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使得全站儀自身不穩(wěn)定，無(wú)法像盾構(gòu)隧道一樣進(jìn)行測(cè)量工作。對(duì)于短距離直線頂管隧道，通常在始發(fā)井口安裝全站儀，在頂管機(jī)上安裝激光靶，不換站直接進(jìn)行測(cè)量，使用距離不超過(guò)IOOOm ;對(duì)于長(zhǎng)距離曲線頂管隧道，就難以直接進(jìn)行測(cè)量，通常進(jìn)行人工測(cè)量，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全站儀棱鏡組和隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)及其導(dǎo)向方法，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)距離曲線頂管隧道中對(duì)頂管機(jī)姿態(tài)的自動(dòng)測(cè)量，指導(dǎo)掘進(jìn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明提供的全站儀棱鏡組，包括由底座、設(shè)底座上的支架、設(shè)在支架上的望遠(yuǎn)鏡、操作面板和提把組成的全站儀，所述全站儀的提把上設(shè)有棱鏡。本發(fā)明的隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，包括激光靶、主全站儀棱鏡組、若干分全站儀棱鏡組、后視棱鏡、通信盒、計(jì)算機(jī)；所述激光靶安裝在隧道中的頂管機(jī)上，主全站儀棱鏡組安裝在隧道始發(fā)井口內(nèi)的安裝支架上，其余分全站儀棱鏡組隨頂管機(jī)的掘進(jìn)逐個(gè)間隔安裝在在激光靶與主全站儀棱鏡組之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片上，后視棱鏡安裝在隧道始發(fā)井口的墻壁上，主全站儀棱鏡組和分全站儀棱鏡組均與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明提供的隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向方法，按照以下步驟進(jìn)行
1、在隧道中的頂管機(jī)上安裝激光靶，在隧道始發(fā)井口墻壁上安裝后視棱鏡，在隧道始發(fā)井口上安裝主全站儀棱鏡組；
2、首先利用計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組從隧道始發(fā)井口先測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差；
3、當(dāng)主全站儀棱鏡組測(cè)量不到激光靶時(shí)，在激光靶與主全站儀棱鏡組之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片上安裝第一分全站儀棱鏡組，由計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第一分全站儀棱鏡組計(jì)算其坐標(biāo)，使第一分全站儀棱鏡組以主全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，由第一分全站儀棱鏡組測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差；
4、隨著頂管機(jī)的掘進(jìn)，當(dāng)主全站儀棱鏡組測(cè)量不到第一分全站儀棱鏡組時(shí)，再在第一分全站儀棱鏡組與全站儀棱鏡組之間的隧道管片上增加第二分全站儀棱鏡組，由計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組先測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第二分全站儀棱鏡組計(jì)算其坐標(biāo)，使第二分全站儀棱鏡組以主全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向；由計(jì)算機(jī)控制第二分全站儀棱鏡組測(cè)量第一分全站儀棱鏡組的坐標(biāo)，使第一分全站儀棱鏡組以第二分全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，再由第一分全站儀棱鏡組測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差；如此類推依次增加第N分全站儀棱鏡組不斷求出頂管機(jī)新的里程和偏差。本發(fā)明系統(tǒng)和方法可以實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)距離曲線頂管隧道中對(duì)頂管機(jī)姿態(tài)的自動(dòng)測(cè)量，指導(dǎo)頂管機(jī)的掘進(jìn)施工，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量精度高，導(dǎo)向效果好等優(yōu)點(diǎn)。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。


圖I是現(xiàn)有全站儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的全站儀棱鏡組結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的全站儀棱鏡組的結(jié)構(gòu)如圖I所示，包括全站儀基座101、基座腳螺絲102、全站儀底板103、操作面板104、全站儀支架105、望遠(yuǎn)鏡106、提把107、提把拆裝按鈕108、棱鏡109。其中，全站儀基座101、基座腳螺絲102、全站儀底板103構(gòu)成了全站儀底座，用于固定全站儀和對(duì)全站儀調(diào)平；操作面板104用于對(duì)全站儀進(jìn)行操作；全站儀支架105用于固定望遠(yuǎn)鏡106和提把107，并通過(guò)提把拆裝按鈕108對(duì)其進(jìn)行拆裝；棱鏡109固定于提把107中心。全站儀支架105可以以其豎直中心為固定軸360度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)操作面板104、望遠(yuǎn)鏡106、提把107和棱鏡109 —同轉(zhuǎn)動(dòng)。全站儀棱鏡組由現(xiàn)有的全站儀(參見(jiàn)圖2)改造而成，只是在全站儀的提把107加裝了棱鏡109，這樣全站儀棱鏡組既可以當(dāng)測(cè)站進(jìn)行測(cè)量工作，又可以作為后視和前視目標(biāo)供設(shè)站定向和目標(biāo)測(cè)量。棱鏡7的固定方式可以為螺栓固定、卡箍固定等方式。棱鏡109的方向可隨著全站儀棱鏡組中全站儀的中心豎直軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，跟隨同步轉(zhuǎn)動(dòng)，保證全站儀棱鏡組中全站儀視線方向和棱鏡方向的相同，使得全站儀棱鏡組既可作為全站儀進(jìn)行測(cè)量，又可以作為測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)，供其它全站儀棱鏡組中的全站儀測(cè)量。本發(fā)明的隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，如圖3、圖4所示，包括激光靶6、主全站儀棱鏡組I、若干分全站儀棱鏡組1\12··· In、后視棱鏡3、通信盒4、計(jì)算機(jī)；所述激光靶6安裝在隧道中的頂管機(jī)7上，主全站儀棱鏡組I安裝在隧道始發(fā)井口 2內(nèi)的安裝支架8上，其余分全站儀棱鏡組I1、I2··· In隨頂管機(jī)7的掘進(jìn)逐個(gè)間隔安裝在在激光靶I與主全站儀棱鏡組I之間的隨頂管機(jī)7 —同前進(jìn)的隧道管片5上，后視棱鏡3安裝在隧道始發(fā)井口 2的墻壁上，主全站儀棱鏡組I和各分全站儀棱鏡組I1、I2··· In均與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)安裝于控制室內(nèi)。以下以3臺(tái)全站儀棱鏡組的具體操作方法為例(實(shí)際使用中可根據(jù)需要對(duì)全站儀棱鏡組的數(shù)量進(jìn)行增減)，對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)的導(dǎo)向方法做進(jìn)一步的說(shuō)明。首先(參見(jiàn)圖3)在隧道中的頂管機(jī)7上安裝激光靶6，在始發(fā)井口 2處的墻壁上安裝后視棱鏡3其坐標(biāo)為(40. 6577，-6. 5315，I. 1045)，在始發(fā)井口內(nèi)的安裝支架8上安裝主全站儀棱鏡組I其坐標(biāo)為(26. 06，-6. 7136，-10. 7105)，用計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組I從隧道始發(fā)井口先測(cè)量后視棱鏡3進(jìn)行后視定向，再測(cè)量激光靶6坐標(biāo)(43. 1542，-6. 7822，-10. 7505)計(jì)算出頂管機(jī)7的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)7此時(shí)的里程和偏差；
當(dāng)主全站儀棱鏡組I測(cè)量不到激光靶6時(shí)，在最接近始發(fā)井口 2同時(shí)可以看到激光靶6的位置，在激光靶6與主全站儀棱鏡組I之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片5上安裝第一分全站儀棱鏡組I1，此時(shí)的測(cè)量流程為用計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組I測(cè)量后視棱鏡3進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第一分全站儀棱鏡組I1計(jì)算其坐標(biāo)(68. 4528，-6. 6842，-10. 8456)；使第一分全站儀棱鏡組I1以主全站儀棱鏡組I測(cè)量的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，由第 一分全站儀棱鏡組2測(cè)量激光靶6的坐標(biāo)(376. 781,-6. 942,-10. 9874)從而計(jì)算出頂管機(jī)7的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)7此時(shí)的里程和偏差；
隨著頂管機(jī)7的掘進(jìn)，由于第一分全站儀棱鏡組I1隨著隧道管片5 —同前進(jìn)，導(dǎo)致主全站儀棱鏡組I測(cè)量不到第一分全站儀棱鏡組I1，這時(shí)，再在第一分全站儀棱鏡組I1與主全站儀棱鏡組I之間的隧道管片5上增加新的第二分全站儀棱鏡組I2 (參見(jiàn)圖4)，此時(shí)的測(cè)量流程為由計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組I先測(cè)量后視棱鏡3進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第二分全站儀棱鏡組I2計(jì)算其坐標(biāo)(70. 9994，-6. 9804, -10. 8533)，使第二分全站儀棱鏡組I2以主全站儀棱鏡組I測(cè)量的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向；由計(jì)算機(jī)控制第二分全站儀棱鏡組I2)測(cè)量第一分全站儀棱鏡組I1的坐標(biāo)(380. 6172，-6. 7264，-10. 8745);使第一分全站儀棱鏡組I1以第二分全站儀棱鏡組I2測(cè)量的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，再由第一分全站儀棱鏡組I1測(cè)量激光靶6的坐標(biāo)(688. 9454，-6. 5347，-10. 8971)從而計(jì)算出頂管機(jī)位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差；如此類推依次增加第N分全站儀棱鏡組不斷求出頂管機(jī)新的里程和偏差。
權(quán)利要求
1.一種全站儀棱鏡組，包括由底座、設(shè)底座上的支架、設(shè)在支架上的望遠(yuǎn)鏡、操作面板和提把組成的全站儀，其特征是所述全站儀的提把上設(shè)有棱鏡。
2.一種隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，其特征是包括激光靶、主全站儀棱鏡組、若干分全站儀棱鏡組、后視棱鏡、通信盒、計(jì)算機(jī)；所述激光靶安裝在隧道中的頂管機(jī)上，主全站儀棱鏡組安裝在隧道始發(fā)井口內(nèi)的安裝支架上，其余分全站儀棱鏡組隨頂管機(jī)的掘進(jìn)逐個(gè)間隔安裝在在激光靶與主全站儀棱鏡組之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片上，后視棱鏡安裝在隧道始發(fā)井口的墻壁上，主全站儀棱鏡組和分全站儀棱鏡組均與計(jì)算機(jī)連接。
3.—種隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)的導(dǎo)向方法，按照以下步驟進(jìn)行 I )、在隧道中的頂管機(jī)上安裝激光靶，在隧道始發(fā)井口墻壁上安裝后視棱鏡，在隧道始發(fā)井口上安裝主全站儀棱鏡組； 2)、首先利用計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組從隧道始發(fā)井口先測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差； 3)、當(dāng)主全站儀棱鏡組測(cè)量不到激光靶時(shí)，在激光靶與主全站儀棱鏡組之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片上安裝第一分全站儀棱鏡組，由計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第一分全站儀棱鏡組計(jì)算其坐標(biāo)，使第一分全站儀棱鏡組以主全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，由第一分全站儀棱鏡組測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差； 4)、隨著頂管機(jī)的掘進(jìn)，當(dāng)主全站儀棱鏡組測(cè)量不到第一分全站儀棱鏡組時(shí)，再在第一分全站儀棱鏡組與全站儀棱鏡組之間的隧道管片上增加第二分全站儀棱鏡組，由計(jì)算機(jī)控制主全站儀棱鏡組先測(cè)量后視棱鏡進(jìn)行后視定向，再測(cè)量第二分全站儀棱鏡組計(jì)算其坐標(biāo)，使第二分全站儀棱鏡組以主全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向；由計(jì)算機(jī)控制第二分全站儀棱鏡組測(cè)量第一分全站儀棱鏡組的坐標(biāo)，使第一分全站儀棱鏡組以第二分全站儀棱鏡組的測(cè)量數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)重新進(jìn)行后視定向，再由第一分全站儀棱鏡組測(cè)量激光靶的坐標(biāo)從而計(jì)算出頂管機(jī)的位置，與設(shè)計(jì)線路比較，求出頂管機(jī)此時(shí)的里程和偏差；如此類推依次增加第N分全站儀棱鏡組不斷求出頂管機(jī)新的里程和偏差。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種全站儀棱鏡組和隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)及其導(dǎo)向方法。其中隧道施工的頂管機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，包括激光靶、主全站儀棱鏡組、若干分全站儀棱鏡組、后視棱鏡、通信盒、計(jì)算機(jī)；所述激光靶安裝在隧道中的頂管機(jī)上，主全站儀棱鏡組安裝在隧道始發(fā)井口內(nèi)的安裝支架上，其余分全站儀棱鏡組隨頂管機(jī)的掘進(jìn)逐個(gè)間隔安裝在在激光靶與主全站儀棱鏡組之間的隨頂管機(jī)一同前進(jìn)的隧道管片上，后視棱鏡安裝在隧道始發(fā)井口的墻壁上，主全站儀棱鏡組和分全站儀棱鏡組均與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明系統(tǒng)和方法可以實(shí)現(xiàn)在長(zhǎng)距離曲線頂管隧道中對(duì)頂管機(jī)姿態(tài)的自動(dòng)測(cè)量，指導(dǎo)頂管機(jī)的掘進(jìn)施工。
文檔編號(hào)G02B7/18GK102937437SQ20121047471
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者劉飛香, 程永亮, 鄭大橋, 賀泊寧, 譚新 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵建重工集團(tuán)有限公司