[实用新型]一种用于测量盾构姿态角的激光靶

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种激光靶，具体涉及一种用于测量盾构姿态角的激光靶。

【背景技术】

已知的，自动导向系统是测量盾构（TBM）位置的关键部件，其中盾构在掘进过程中，通过自动导向系统连续地测量盾构相对于设计隧道轴线的偏差，并将测得的数据提供给主司机，进而使主司机及时的调整掘进参数，使盾构能够始终沿着设计轴线精确掘进。

为了确保自动导向系统的精度、稳定性和可靠性，首先需要确定盾构在三维空间中的绝对位置，需要六个参数，即三个线元素和三个角元素，其中，三个线元素（X、Y、H）的测量由全站仪完成，三个角元素中的两个——盾构轴线相对于水平面的坡度角和滚动角，由倾斜仪来测量，而针对第三个角元素的测量方法——盾构轴线与设计隧道轴线在水平面上的夹角（偏航角），则是影响整个自动导向系统的精度、稳定性和可靠性关键，那么按照偏航角的测量方法，将自动导向系统划分为以下几类：

第一种、陀螺仪法，该方法测量精度不稳定，对人工介入依赖强，目前基本淘汰；

第二种、双（三）棱镜法，采用该方法进行测量的优点是硬件制造简单、价格便宜，但是存在测量精度低、需要较大的测量窗口、对全站仪精度要求高等缺点；

第三种、激光靶法，采用该方法进行测量的优点是精度高、性能稳定可靠、所需测量窗口小，但是其价格稍高，同样是目前性能最先进的自动导向系统。

而目前本领域技术人员通过如下几种结构的激光靶来测量盾构的偏航角，具体如下：

1、采用转动的“阴屏”（类似百叶窗）加角度传感器加激光强度传感器，此种结构的缺点是转动的“阴屏”故障率较高，前屏较大，易损伤；

2、采用双相机结构，此种结构的激光穿过激光靶的半透光式前屏照射到后屏，两个工业相机分别捕捉前后屏上的光点图像，但是其缺点是光斑不规则，图像后处理难度稍大，前屏易损伤；

3、采用单相机结构，此种结构的激光通过前屏上的固定小孔在后屏成像，单工业相机对准后屏照相，但是其缺点是光斑不规则，测量误差稍大，光斑较暗时，测程短，激光偏离小孔时，无法测量。

针对上述技术问题，如何提供一种较为适宜的激光靶来测量盾构的偏航角就成了本领域技术人员的长期技术诉求。

【发明内容】

为了克服背景技术中存在的不足，本实用新型提供了一种用于测量盾构姿态角的激光靶，本实用新型通过在前屏上设置凸透镜安装孔，并在凸透镜安装孔内安装凸透镜，在前屏与第二焦平面之间设置相机，在第二焦平面上设置后靶屏，有效的解决了光斑不规则、后处理难度大、测量误差大、测程短和激光相对于激光靶位置跳动时，激光靶不能连续捕捉激光，导致自动导向系统不能连续测量的弊端，本实用新型具有结构简单，操作方便等特点。

为实现如上所述的发明目的，本实用新型采用如下所述的技术方案：

一种用于测量盾构姿态角的激光靶，包括凸透镜、相机、棱镜、前屏和第二焦平面，在所述前屏的上部设有凸透镜安装孔，在所述凸透镜安装孔上设有凸透镜，在前屏下部的外侧设有棱镜，在第二焦平面上对应凸透镜的位置设有后靶屏，在凸透镜和后靶屏之间设有相机，所述相机的镜头照准后靶屏并通过数据线将拍摄到的光点图像发送至控制系统形成所述的用于测量盾构姿态角的激光靶。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述凸透镜和后靶屏之间设有倾斜仪。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述倾斜仪为双轴倾斜仪或两个单轴倾斜仪。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述凸透镜的外形公差<+0.0/-0.1mm，厚度公差<±0.1mm，偏心率<3arc min。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述凸透镜安装孔的内侧设有45°的倒角。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述相机为工业相机。

所述的用于测量盾构姿态角的激光靶，所述控制系统为计算机。

采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下所述的优越性：