本發(fā)明涉及盾構(gòu)機姿態(tài)調(diào)整技術(shù)領域，具體為一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)：

盾構(gòu)機掘進過程中，盾構(gòu)姿態(tài)的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角的測量是由自動導向系統(tǒng)完成的。

在盾構(gòu)機始發(fā)前先進行人工測量，然后通過對自動導向系統(tǒng)進行參數(shù)設置來確定盾構(gòu)機的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角。但是，一旦盾構(gòu)機在掘進過程中自動導向系統(tǒng)發(fā)生異常，或者測量俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的器具硬件出現(xiàn)問題，將完全沒有辦法確定盾構(gòu)機的姿態(tài)，對施工造成很大的影響。

如申請公布號cn103712616a自動全站儀和陀螺儀組合導向盾構(gòu)姿態(tài)自動測量方法及裝置，所述的方法包括：計算機控制自動全站儀以設定的測量間隔自對三個目標棱鏡進行測量并保存，同時讀取陀螺儀傳感器中最新的姿態(tài)角度數(shù)據(jù)，然后結(jié)合三個目標棱鏡的坐標數(shù)據(jù)和陀螺儀傳感器的姿態(tài)角度數(shù)據(jù)計算出盾構(gòu)機首尾三維坐標和姿態(tài)偏差，并進行顯示，用于控制盾構(gòu)機的推進方向；所述的裝置包括自動全站儀、無線電臺、計算機以及設置在盾構(gòu)機上的陀螺儀傳感器和目標棱鏡，所述的無線電臺分別通過rs232串口通訊線連接自動全站儀和計算機，所述的陀螺儀傳感器通過專用電纜和計算機連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有控制與糾偏效果好、精度高、成本低等優(yōu)點。但是本方案對盾構(gòu)機姿態(tài)的調(diào)整還是設計了眾多檢測器件，系統(tǒng)不夠簡潔。

如授權(quán)公告號cn205403761u一種盾構(gòu)機俯仰角、滾轉(zhuǎn)角測量裝置。所述裝置包括：與支架固定在一起的刻度板，用牽引繩懸掛在托架上的錘球?？潭劝迳显O置分別對應盾構(gòu)機的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角的橫向刻度線和縱向刻度線。盾構(gòu)機掘進時支架固定在盾殼上使刻度板水平放置，縱向刻度線與盾構(gòu)機的軸向平行，錘球位于刻度板的正上方，錘球的尖端指向的橫向刻度線和縱向刻度線對應的角度分別為盾構(gòu)機的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角。本發(fā)明能夠在盾構(gòu)機掘進過程中通過觀察錘球尖端所指向的刻度板的位置確定盾構(gòu)機的姿態(tài)，即使盾構(gòu)機的自動導向系統(tǒng)在掘進過程中發(fā)生故障，使用所述裝置人工測量盾構(gòu)機的俯仰角和滾轉(zhuǎn)角，仍能保證盾構(gòu)機進行正常掘進，提高了盾構(gòu)機工作的可靠性。但是本方案由于牽引繩受到的設備工作震動影響較大，造成不便錘球測量刻線以及讀取。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量裝置及其測量方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。所述一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量裝置及其測量方法具有檢測方便、便于操作，同時精簡了測量設備結(jié)構(gòu)特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量裝置，包括支撐板、兩組檢測機構(gòu)、以及兩組圓弧透明板，該支撐板固定在盾尾，該檢測機構(gòu)包括配重、接收管、連接條以及距離傳感器，

所述配重通過軸轉(zhuǎn)動連接于支撐板上，兩組配重豎直方向處于球坐標系z軸上，水平方向之間的夾角為90°；

所述接收管安裝在配重的底部，且固定連接連接條；

所述距離傳感器設于接連接條的底部；

所述圓弧透明板安裝在盾殼上，且活動嵌裝有激光源，盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)該激光源位于圓弧透明板的最低點、處于距離傳感器正下方，且之間點接觸。

優(yōu)選的，所述配重與軸之間通過滾珠軸承轉(zhuǎn)動聯(lián)動。

優(yōu)選的，所述距離傳感器采用激光測距傳感器。

優(yōu)選的，所述距離傳感器、激光源均通信連接于盾構(gòu)機的工控機。

一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量方法，包括以下幾個步驟：

檢測機構(gòu)組裝完畢并安裝在盾構(gòu)機的盾尾，將距離傳感器與節(jié)激光源均通信連接到盾構(gòu)機的上位機；

距離傳感器測量其與激光源之間距離x，激光源測量其與接收管之間距離r，輸入上位機，計算距離傳感器、測量其與激光源之間夾角

上位機根據(jù)與盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)的數(shù)據(jù)進行比對，并根據(jù)結(jié)果做出姿態(tài)調(diào)整。

優(yōu)選的，所述盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)的數(shù)據(jù)包括預輸入姿態(tài)數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：處于同一豎直線的上下兩組檢測機構(gòu)中的配重在水平方向之間的夾角為90°，由于配重受重力，故一直處于豎直狀態(tài)，這樣即作為一個基準參量：通過距離傳感器檢測其到激光源之間的距離(弦長)，測量方便，由此計算出所對應的夾角即為俯仰角和滾轉(zhuǎn)角，經(jīng)上位機計算，與輸入?yún)?shù)對比，即可以做出警示或調(diào)整；精簡了測量設備結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1中a-a處剖視示意圖；

圖3為本發(fā)明圓弧透明板傾斜示意圖。

圖中：1支撐板、2檢測機構(gòu)、3配重、4軸、5接收管、6連接條、7距離傳感器、8圓弧透明板、9激光源。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1～2，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量裝置，包括支撐板1、兩組檢測機構(gòu)2、以及兩組圓弧透明板8，該支撐板1固定在盾尾，該檢測機構(gòu)2包括配重3、接收管5、連接條6以及距離傳感器7，

所述配重3通過軸4轉(zhuǎn)動連接于支撐板1上，所述配重3與軸4之間通過滾珠軸承轉(zhuǎn)動聯(lián)動，兩組配重3豎直方向處于球坐標系z軸上，水平方向之間的夾角為90°配重3自身受到重力，盾構(gòu)機產(chǎn)生俯仰角和滾轉(zhuǎn)角時，配重3一直指同一點(地心)，以此作為基準參考點；

所述接收管5安裝在配重3的底部，且固定連接連接條6；

所述距離傳感器7設于接連接條6的底部，所述距離傳感器7采用激光測距傳感器；

所述圓弧透明板8安裝在盾殼上，且活動嵌裝有激光源9，盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)該激光源9位于圓弧透明板8的最低點、處于距離傳感器7正下方，且之間點接觸，工作時，激光源9與接收管5配合，檢測其之間距離，得出結(jié)果可與配重3到接收管5之間的連接條6長度對比，方便調(diào)整其間長度關(guān)系，使之處于等長，所述距離傳感器7、激光源9均通信連接于盾構(gòu)機的工控機，激光源9活動嵌在圓弧透明板8上，可以方便其調(diào)節(jié)，以適應裝置的檢測。

一種盾構(gòu)機盾構(gòu)姿態(tài)的測量方法，包括以下幾個步驟：

1)檢測機構(gòu)2組裝完畢并安裝在盾構(gòu)機的盾尾，將距離傳感器7與節(jié)激光源9均通信連接到盾構(gòu)機的上位機；

2)距離傳感器7測量其與激光源9之間距離x，激光源9測量其與接收管5之間距離r，輸入上位機，計算距離傳感器7、測量其與激光源9之間夾角

3)上位機根據(jù)與盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)的數(shù)據(jù)進行比對，并根據(jù)結(jié)果做出姿態(tài)調(diào)整。

所述盾構(gòu)機處于正常姿態(tài)的數(shù)據(jù)包括預輸入姿態(tài)數(shù)據(jù)：輸入日報表的參數(shù)數(shù)據(jù)或者是根據(jù)施工狀況所適合、配合盾構(gòu)機工作的參數(shù)，以此作為對比，如出現(xiàn)俯仰角和滾轉(zhuǎn)角與掘進狀態(tài)不符，工控機可以根據(jù)設定的報警裝置報警，進而作出姿態(tài)調(diào)整。

參閱圖3，以滾轉(zhuǎn)角為例，如盾構(gòu)機掘進時繞球坐標系y軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)角那么與激光源9測量其與接收管5之間距離r、配重3到接收管5之間的連接條6長度r、距離傳感器7測量其與激光源9之間距離x之間有如下關(guān)系：既能得出其中為了示意清楚，激光源9、激光源9與接收管5之間距離r用虛線表示；由于兩組檢測機構(gòu)2中的配重3在處球坐標系z軸上，在水平方向之間的夾角為90°，所以，盾構(gòu)機產(chǎn)生的俯仰角也如滾轉(zhuǎn)角測量方法相同，且二者工作互不干擾、影響。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。