[发明专利]地铁隧道截面圆心确定装置及方法

说明书

本发明适用于地铁盾构隧道施工工程技术领域，提供了一种地铁隧道截面圆心确定装置及方法，包括带有齿轮的电机、面板、截面确定装置、第一齿轮、第二齿轮、激光测距传感器、角度传感器、显示装置和处理器，面板和截面确定装置固定连接，带有齿轮的电机、显示装置、第一齿轮和第二齿轮均固定安装在面板上，电机齿轮和第一齿轮啮合，第一齿轮和第二齿轮啮合，激光测距传感器固定安装在第一齿轮上，角度传感器固定安装在第二齿轮上；激光测距传感器、角度传感器和显示装置均连接处理器，处理器接收激光测距传感器和角度传感器采集的数据并通过显示装置进行显示。通过此方式即能实现对地铁隧道截面圆心精准确定，本装置结构简单，成本低，操作简单。

技术领域

本发明属于地铁盾构隧道施工工程技术领域，尤其涉及一种地铁隧道截面圆心确定装置及方法。

背景技术

当前随着中国城市建设规模的扩大和经济的飞速发展，城市化进程加快，交通需求膨胀，地铁的优势日益明显并在越来越多的城市得到普及，这对地铁隧道工程安全及施工中寻找更好的技术方法提出了更高的要求。传统的确定圆心坐标的方法主要用于地铁盾构法施工中。将洞门刚环内边缘抽象为立体空间圆，将立体空间圆转换为一个平面与一个球面相交，按最小二乘法分别对平面和球面进行拟合，最终求得盾构洞门刚环圆心和半径。在测量过程中，全站仪测量圆周不同点的三维坐标来拟合逼近实际的空间圆，各点并非完全在同一个立体面上，竖向投影不完全在同一条直线上。为简化计算将三维转变为二维平面，其误差范围和工作量不利于实际应用，这种方法计算过程繁琐，测量精度低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种地铁隧道截面圆心确定装置及方法，解决地铁隧道截面圆心确定繁琐、测量精度低的问题，具有测量简单、测量精度高的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种地铁隧道截面圆心确定装置，包括带有齿轮的电机、面板、截面确定装置、第一齿轮、第二齿轮、激光测距传感器、角度传感器、显示装置和处理器，所述面板和所述截面确定装置固定连接，所述带有齿轮的电机、所述显示装置、所述第一齿轮和所述第二齿轮均固定安装在所述面板上，所述电机的齿轮和第一齿轮啮合，所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述激光测距传感器固定安装在所述第一齿轮上，所述角度传感器固定安装在所述第二齿轮上；

所述激光测距传感器、所述角度传感器和所述显示装置均连接所述处理器，所述处理器接收所述激光测距传感器和所述角度传感器采集的数据并通过显示装置进行显示。

进一步地，所述激光测距传感器的激光发射探头固定安装在所述第一齿轮的中心处。

进一步地，地铁隧道截面圆心确定装置还包括控制面板，所述控制面板连接所述处理器，所述控制面板用于指令信息的输入。

进一步地，所述角度传感器测试角度为0°时，所述激光测距传感器发出的光线位于水平位置。

进一步地，所述截面确定装置为工字型框架，所述面板竖直固定安装在所述工字型框架的横梁上。

进一步地，所述电机为步进电机。

进一步地，所述第一齿轮和所述第二齿轮的直径和齿数相同。

进一步地，所述显示装置为液晶显示屏。

一种地铁隧道截面圆心确定方法，包括以下步骤：

(1)将地铁隧道截面圆心确定放置在测试隧道中，使所述面板平行于隧道截面，以所述激光测距传感器激光发射探头位置为原点，水平位置为X轴，竖直位置为Y轴建立与隧道截面平行的坐标系；

(2)旋转所述激光测距传感器到一点C，所述激光测距传感器测量该点到原点的距离，所述角度传感器测量该点与X轴的夹角，确定C点在坐标系中的坐标；

(3)重复步骤(2)两次，分别确定同一平面不同点的坐标，分别为D点和E点；