[发明专利]基于导向光束的盾构姿态测量方法和装置

权利要求书

1.一种基于导向光束的盾构姿态测量方法，其特征在于，该方法包括：

校准测量主体和准直光源，使所述测量主体的投屏垂直于盾构机预定运动方向，使所述准直光源发出的导向光束垂直于所述测量主体的投屏；

校准后，通过视觉技术测量所述导向光束的投影光斑位置坐标，记为初始位置坐标；盾构行进时，通过视觉技术测量所述导向光束的投影光斑位置坐标，记为动态位置坐标；

由投影光斑的初始位置坐标和动态位置坐标解算盾构行进状态下所述导向光束相对于所述测量主体的平移和偏转；

解算盾构机的三维姿态；

其中，所述投屏包括前置投屏和后置投屏，所述前置投屏与所述后置投屏平行设置；所述投影光斑包括第一束斑和第二束斑，所述第一束斑由导向光束经前置投屏透射在后置投屏正面形成；所述第二束斑由导向光束在前置投屏背面形成。

2.根据权利要求1的盾构姿态测量方法，其特征在于，所述校准测量主体和准直光源的方法还包括：

固定所述准直光源，将所述测量主体固定安装在所述盾构机上，或固定所述测量主体，将所述准直光源固定安装在所述盾构机上。

3.根据权利要求1或2其中任一项权利要求的盾构姿态测量方法，其特征在于，所述导向光束为阵列光束，所述阵列光束的阵列形状为非对称形状。

4.一种基于导向光束的盾构姿态测量装置，其特征在于，该装置包括：准直光源和测量主体；

所述准直光源和所述测量主体其中之一固定安装在盾构机上，另一个固定安装于世界坐标系静止参考物；

所述准直光源，用于发出导向光束，所述导向光束与所述盾构机的预定运动方向平行；

所述测量主体，包括底座、投屏、视觉设备和信息处理单元，所述投屏和所述视觉设备固定安装在所述底座上，所述信息处理单元与所述视觉设备电性连接；

所述投屏，用于接收所述导向光束形成投影光斑，所述投影光斑包括第一束斑和第二束斑；

所述视觉设备，用于测量所述投影光斑的初始位置坐标和动态位置坐标，输出数据至信息处理单元；

所述信息处理单元，根据所述投影光斑的初始位置坐标和动态位置坐标，计算所述导向光束相对于所述测量主体的平移和偏转，计算所述盾构机的三维姿态。

5.根据权利要求4的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述投屏包括前置投屏和后置投屏，所述前置投屏和所述后置投屏平行设置，所述前置投屏朝向后置投屏一面涂敷有散射层，所述后置投屏为朗伯体；所述导向光束经所述前置投屏透射在后置投屏形成第一束斑；所述导向光束在所述前置投屏散射层表面形成第二束斑。

6.根据权利要求4或5其中任一项权利要求的盾构姿态测量装置，其特征在于，所述导向光束为阵列光束，阵列形状为非对称形状。