[发明专利]盾构机施工过程中盾尾间隙测量装置及方法

权利要求书

1.一种盾构机施工过程中盾尾间隙测量装置，其特征在于，包含：安装在盾构机推进油缸底座上用于获取推进油缸对应管片和盾尾内壁间隙数据的测量设备，及与测量设备连接用于对测量设备获取的间隙数据进行分析处理的上位机。

2.根据权利要求1所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量装置，其特征在于，所述测量设备包含：用于发射激光来定位管片和盾尾内壁间隙的激光发射器，及用于采集激光发射器激光定位数据的双目相机。

3.根据权利要求1或2所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量装置，其特征在于，依据待测与盾尾内壁间隙的管片数量以及使用需要，测量设备设置多个，且每个测量设备安装在与管片对应的盾构机推进油缸底座上。

4.根据权利要求1或2所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量装置，其特征在于，包含：至少2个测量设备，利用设置的测量设备来获取所测位置的管片与盾尾内壁间隙数据。

5.一种盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，基于权利要求1所述的装置实现，该实现过程包含如下内容：

依据盾体内壁和管片断面、及盾构机轴线，并利用测量设备获取管片、盾尾内壁和两者之间间隙的所有覆盖区域范围内的点云坐标轨迹；

剔除点云坐标轨迹中盾尾内壁和管片断面之外的点，并寻找盾尾间隙位置的坐标区域，通过数据比对来获取盾尾内壁和管片两者之间间隙的端点坐标，利用端点坐标来确定待测盾尾间隙大小。

6.根据权利要求5所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，所述测量设备包含：用于发射激光来定位管片和盾尾内壁间隙所有覆盖区域的激光发射器，及用于采集激光发射器激光定位数据的双目相机，其中，激光发射器在间隙覆盖区域定位过程中，至少通过发射激光定位出：盾尾内壁和管片断面，及盾构机轴线，且激光发射面所在平面指向盾构机轴线。

7.根据权利要求5或6所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，以测量设备正面的中心为坐标系原点，测量设备正前方为坐标系Z轴方向，来构建统一的三维笛卡尔坐标系；通过统一的三维笛卡尔坐标系来获取间隙覆盖区域内的有效点，并依据获取的有效点来构建点云坐标轨迹。

8.根据权利要求7所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，获取间隙的端点坐标中，构建管片断面上距离测量设备最近的直线段，并通过直线段上坐标点的Z轴方向坐标值大小筛选出直线段上的用于确定待测盾尾间隙大小的直线段候选坐标数据；利用直线段候选坐标数据来构建直线段的空间直线方程；再通过管片断面上坐标点的Z轴方向坐标值大小和坐标顺序筛选出管片上的一个间隙端点，依据待测盾尾间隙两端点所在直线与直线段所在直线平行，构建盾尾间隙两端点所在的空间直线方程，并确定盾尾内壁上的另一个间隙端点所在的坐标。

9.根据权利要求8所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，构建直线段的空间直线方程中，依据直线段坐标点数将直线段划分为若干细分段，依据每细分段的首尾坐标来求解空间直线方程中的系数，并汇总各细分段中空间直线方程系数，通过对各系数进行求和和去均值来确定直线段的空间直线方程系数。

10.根据权利要求5所述的盾构机施工过程中盾尾间隙测量方法，其特征在于，依据获取的间隙的两个端点B(X_B,Y_B,Z_B)和G(X_G,Y_G,Z_G)，通过公式来计算出待测盾尾间隙大小。