CN107860374A - 一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法 - Google Patents

一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，隧道掌子面开挖线智能定位测量是通过用数据通信模块连接的全站仪和装有隧道断面测设***软件的电脑交互作用完成，所述全站仪由电子测角装置、电子测距装置、计算及存储模块、马达驱动装置和自动搜索棱镜中心的ATR模块构成，通过基于C++语言开发的隧道断面测设***软件安装在电脑上，运行隧道断面测设***软件输入数据，生成线路中线里程与线路中线平面坐标和高程数据的对应关系，通过数据通信模块传输待放样的掌子面开挖线上的设计点三维坐标信息至所述全站仪中，全站仪完成掌子面的放样任务，从而实现快速、精准的隧道开挖线定位测量，操作简单，智能化程度高。

Description

一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法
技术领域
本发明涉及隧道施工领域，具体是一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法。
背景技术
随着社会经济的发展以及工程设计水平的提高，在交通、水利、国防等领域中，隧道的建筑结构形式已经被广泛的采用，在开挖隧道时，需要确定隧道掌子面，隧道掌子面是指开挖坑道不断向前推进的工作面，确切的说是正对着施工人员不断向前移动的工作面，隧道掌子面开挖线的放样好坏直接关系到隧道施工的质量和效率，现有的隧道掌子面开挖线放样的方法有中线法、五寸台法以及先确定断面再画出圆弧的方法等，这些方法均受到隧道掌子面左右不垂直于路线，上下不垂直于水平面的影响，不能够精准，快速的放线，隧道掌子面开挖线放样的方法表现出来用时长、效率低的弊端。
同时随着高精度智能全站仪的出现，马达驱动转向技术和ATR自动目标识别技术和成熟的软件编程技术为新方法的提出奠定了基础。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，其方法操作简单，是一种快速、精准的智能化的隧道开挖线测量方法。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，所述隧道掌子面开挖线智能定位测量是通过用数据通信模块连接的全站仪和装有隧道断面测设***软件的电脑交互作用完成，所述全站仪由电子测角装置、电子测距装置、计算及存储模块、马达驱动装置和自动搜索棱镜中心的ATR模块构成，测量方法包括以下步骤：
a.运行所述电脑，打开所述隧道断面测设***软件，将数据输入到所述隧道断面测设***软件中，生成线路中线里程与线路中线平面坐标和高程数据的对应关系，通过数据通信模块传输待放样的掌子面开挖线上的设计点三维坐标信息至所述全站仪中；
b.架设所述全站仪，建立坐标系，完成对隧道掌子面的信息采集，并将采集的信息通过所述数据通信模块传至所述电脑；
c.所述电脑中的隧道断面测设***软件对信息进行处理并通过所述数据通信模块反馈至所述全站仪，所述全站仪得到信息反馈驱动所述马达驱动装置进行自动转向，完成精确放样。
所述步骤a中数据为隧道平曲线、竖曲线参数以及设计断面尺寸信息。
所述隧道断面测设***软件是基于C++语言开发。
所述电脑搭载有windows***的移动终端和通信端口。
通过基于C++语言开发的隧道断面测设***软件安装在电脑上，运行隧道断面测设***软件输入数据，生成线路中线里程与线路中线平面坐标和高程数据的对应关系，通过数据通信模块传输待放样的掌子面开挖线上的设计点三维坐标信息至所述全站仪中，全站仪的电子测角装置、电子测距装置、计算及存储模块、马达驱动装置和自动搜索棱镜中心的ATR模块互相配合完成掌子面的放样任务，从而实现快速、精准的隧道开挖线定位测量，操作简单，智能化程度高。
附图说明
图1是本发明的隧道掌子面开挖线智能定位测量***结构图；
图2是本发明的全站仪结构图；
图3是本发明的电脑示意图；
图4是本发明的隧道掌子面开挖线智能放样计算原理流程图。
具体实施方式
下面结合图1至图4，对本发明做进一步详细叙述。
一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，隧道掌子面开挖线智能定位测量是通过用数据通信模块16连接的全站仪10和装有隧道断面测设***软件的电脑20交互作用完成，全站仪10由电子测角装置11、电子测距装置12、计算及存储模块13、马达驱动装置14和自动搜索棱镜中心的ATR模块15构成，其测量步骤：
1.首先运行电脑20，打开隧道断面测设***软件，将隧道平曲线、竖曲线参数以及设计断面尺寸、布断面信息输入到所述隧道断面测设***软件中，生成线路中线里程与线路中线平面坐标和高程数据的对应关系，通过数据通信模块16传输待放样的掌子面开挖线上的任意点A三维坐标信息至所述全站仪10中；
2.架设好全站仪10，建立坐标系，完成掌子面任意点A三维坐标的信息采集，并将采集的信息通过所述数据通信模块16传至所述电脑20；
3.电脑20中的隧道断面测设***软件计算出任意点A至线路中线的最短距离从而确定该任意点A所在的断面里程，隧道断面测设***软件获取断面里程，根据设定的待放样点间距计算出该断面的所有待放样点坐标，并通过所述数据通信模块16反馈至所述全站仪10，所述全站仪10得到信息反馈驱动所述马达驱动装置14进行自动转向，完成精确放样。
上述全站仪10对电脑20所传输的任意点A进行放样的计算原理流程如图4所示，其主要流程为：
①用带免棱镜测距功能的全站仪10测量掌子面上任意点A的三维坐标(X,Y,Z)；
②隧道断面测设***软件根据任意点A(X,Y)算出该点到线路中线的最短距离D及所对应的中桩里程K；
③由里程K算出任意点A的设计高程；
④根据里程K所对应的设计断面图和测得的任意点A高程及D，算出任意点A与所对应弧段上的设计点位在水平和铅直方向上的偏差分量dx,dy；
⑤根据偏差分量dx,dy的值，量取任意点A位置，并重测其坐标值，检查是否与设计坐标一致。整个计算过程均使用逐点接近法，直到满足放样精度要求为止。
所述隧道断面测设***软件是基于C++语言开发；所述电脑20搭载有windows***的移动终端21和通信端口22。其整个隧道开挖线放样过程完全依托隧道掌子面开挖线智能定位测量***完成，达到自动化、智能化、高精度、高效率的效果。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，其特征在于，隧道掌子面开挖线智能定位测量是通过用数据通信模块（16）连接的全站仪（10）和装有隧道断面测设***软件的电脑（20）交互作用完成，所述全站仪（10）由电子测角装置（11）、电子测距装置（12）、计算及存储模块（13）、马达驱动装置（14）和自动搜索棱镜中心的ATR模块（15）构成，测量方法包括以下步骤：
a.运行所述电脑（20），打开所述隧道断面测设***软件，将数据输入到所述隧道断面测设***软件中，生成线路中线里程与线路中线平面坐标和高程数据的对应关系，通过数据通信模块（16）传输待放样的掌子面开挖线上的设计点三维坐标信息至所述全站仪（10）中；
b.架设所述全站仪（10），建立坐标系，完成对隧道掌子面的信息采集，并将采集的信息通过所述数据通信模块（16）传至所述电脑（20）；
c.所述电脑（20）中的隧道断面测设***软件对信息进行处理并通过所述数据通信模块（16）反馈至所述全站仪（10），所述全站仪（10）得到信息反馈驱动所述马达驱动装置（14）进行自动转向，完成精确放样。
2.如权利要求1所述的一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，其特征在于：所述步骤a中数据为隧道平曲线、竖曲线参数以及设计断面尺寸信息。
3.如权利要求1所述的一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，其特征在于：所述隧道断面测设***软件是基于C++语言开发。
4.如权利要求1所述的一种隧道掌子面开挖线智能定位测量方法，其特征在于：所述电脑（20）搭载有windows***的移动终端（21）和通信端口（22）。
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