[发明专利]盾构机的激光导向控制系统及方法

权利要求书

1.一种盾构机的激光导向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、激光全站仪测量盾构机中的棱镜在地面坐标系下的坐标；

B、通过激光接收靶和传感器确定盾构机的姿态参数；

C、控制器计算刀头中心点、盾构机中折点和盾尾中心点在地面坐标系下的坐标，并确定刀头中心点、盾构机中折点和盾尾中心点相对于掘进计划线的轴向偏移量；

D、控制器对盾构机的掘进曲线进行修正和拟合，并控制盾构机进行掘进。

2.根据权利要求1所述的盾构机的激光导向控制方法，其特征在于，步骤B中，所述盾构机的姿态参数包括：

偏角，表示盾构机的中心轴线和隧道设计轴线在水平投影面的夹角；

旋角，表示盾构机绕中心轴线相对于水平位置旋转的角度；

倾角，表示盾构机的中心轴线和隧道设计轴线在垂直投影面的夹角。

3.根据权利要求2所述的盾构机的激光导向控制方法，其特征在于，通过油缸伸缩量传感器测量的盾构机各油缸的伸缩量计算偏角；通过转角传感器测量旋角；通过倾角传感器测量倾角。

4.根据权利要求1所述的盾构机的激光导向控制方法，其特征在于，步骤D中，控制器基于修正和拟合的掘进曲线调整各油缸的伸缩量，从而控制盾构机沿隧道设计轴线进行掘进。

5.一种盾构机的激光导向控制系统，其特征在于，包括：

激光全站仪，用于发射激光并测量盾构机中的棱镜在地面坐标系下的坐标；

激光接收靶，用于接收激光全站仪发射的激光来确定盾构机的姿态参数；

传感器，用于测量盾构机的姿态参数；

油缸伸缩控制单元，用于调整各油缸的伸缩量；

控制器，用于计算刀头中心点、盾构机中折点和盾尾中心点在地面坐标系下的坐标和相对于掘进计划线的轴向偏移量，并对盾构机的掘进曲线进行修正和拟合，控制油缸伸缩控制单元；

其中，控制器分别与激光全站仪、传感器和油缸伸缩控制单元连接。

6.根据权利要求5所述的盾构机的激光导向控制系统，其特征在于，所述传感器包括：油缸伸缩量传感器，用于测量盾构机的各油缸的伸缩量，控制器基于测量的各油缸的伸缩量计算偏角；转角传感器，用于测量旋角；倾角传感器，用于测量倾角。

7.根据权利要求5所述的盾构机的激光导向控制系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

8.根据权利要求5所述的盾构机的激光导向控制系统，其特征在于，掘进曲线为直线时，激光全站仪与盾构机中的棱镜的距离小于200米；掘进曲线为曲线时，激光全站仪与盾构机中的棱镜的距离小于100米。

9.根据权利要求5-7任一所述的盾构机的激光导向控制系统，其特征在于，还包括显示单元，用于显示刀头中心点的里程和轴向偏移量、盾构机中折点的里程和轴向偏移量、盾尾中心的里程和轴向偏移量、偏角、旋角和倾角。