[发明专利]盾构机姿态的动态检测方法及其装置

说明书

本发明公开了一种盾构机姿态的动态检测方法及其装置，利用常见的拉线式直线位移传感器及简单的机械零件,巧妙的定义了盾构机姿态被测平面和地球坐标的水平基准参考平面；在2个平面间选择三点,利用传感器与浮球建立起关联关系,随时动态检测三个点的高程值；提供给盾构机的PLC进行数据运算,即就实现了盾构机姿态的动态测量与姿态控制.本发明简单、实用性强、成本相对低，可满足目前盾构机的自动控制及未来的智能控制检测盾构机姿态之需要。

技术领域

本发明属于盾构机姿态检测技术领域，具体的说是涉及一种盾构机姿态的动态检测方法及其装置。

背景技术

盾构机是地下隧道施工的主要设备之一，在地下隧道的开挖施工过程中,如何保证盾构机沿着设计轴线掘进,是盾构机的主要关键技术之一。盾构机的掘进姿态检测与控制技术,是保证盾构机沿着设计轴线掘进的关键技术,如何随时掌握盾构机的掘进姿态,根据设计轴线与盾构机姿态数据随时进行智能控制,是保证正常开挖必须的关键技术。

目前盾构机的导向技术,是借助于全站仪的检测数据,与隧道的设计轴线数据由人工进行比较,根据比较的情况,由盾构机的操作人员进行人为的干预,尽可能的实现掘进轴线与设计轴线重合,最终隧道轴线的正确性,取决于操作人员的经验与操控熟练程度。

同时现有盾构机的掘进姿态由一个进口的倾角测量传感器进行测量，测量的数据由PLC进行汇总运算,显示到屏幕上, 供操作者参考，存在如下不足:

(1)、盾构机姿态检测不直观:一旦发现方向有问题，纠正很难；

(2)、掘进中由于盾构机姿态很难再进行人工测量:一旦发现姿态不正确，如何恢复正确的姿态,保证检测与实际数据相符,没有可操控性。

(3)、倾角测量传感器:进口件价格高，国内不能提供,技术受制于外商。

(4)、盾构机掘进姿态数据:主要取决于操作人员的经验与熟练程度,不满足智能化的要求。

(5)、传感器的测量精度:影响较大。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种盾构机姿态的动态检测方法及其装置，具有检测数据直观、精度高、测量数据正确性不依赖人工、可以很容易的实现检测数据与实际数据一致性。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种盾构机姿态的动态检测方法，包括以下步骤：

步骤1，在盾构机的相同高程上分别固定安装三个水箱和三个拉线式直线位移传感器A、B、C：三个水箱不共线，三个拉线式直线位移传感器不共线；

三个水箱的底部通过管路联通形成连通器，三个水箱内均放入液体，每个水箱的液面分别放置一漂浮的浮球，三个浮球 A、B、C对应连接三个拉线式直线位移传感器A、B、C；

定义三个浮球的中心点所在平面为地球坐标的参考基准平面，定义三个拉线式直线位移传感器的安装位置所在平面为盾构机姿态被测基准平面；

步骤2，盾构机掘进前，调整盾构机姿态为最佳，设定此时三个拉线式直线位移传感器测定的三个浮球高度位移值均为0，定义此时盾构机姿态为0；

步骤3，盾构机掘进过程中，三个拉线式直线位移传感器 A、B、C实时监测三个浮球A、B、C的高度位移值H_A、H_B、H_C并传送给盾构机PLC，盾构机PLC根据以下公式获得盾构机实时姿态：

盾构机滚角:α＝(H_A-H_C)/W；

盾构机轴线仰俯角:β＝(H_A-H_B)/L；