專利名稱：盾構自動導向測量目標靶及測量系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種盾構掘進實時導向測量系統，以及該系統所使用的測量目標靶。
背景技術：
盾構掘進技術是地下暗挖隧道的ー種工程技術，而確定盾構機在掘進施工中的狀態是工程技術的關鍵。盾構導向測量系統利用先進的測量、傳感和計算機技術，實時檢測盾構機所在的位置、狀態和趨勢信息，并隨時與設計隧道軸線進行比較，以直觀的方式向盾構機操作人員提供信息，以便及時進行糾偏處理。目前，公知的盾構導向測量系統所采用的目標靶包括可控開關的雙棱鏡、三棱鏡系統(其下簡稱多棱鏡系統)，也有采用固定單棱鏡加指示激光測向模式。不同的目標測量靶所能提供的測量結果的種類不盡相同，其對應的處理方法也不同，最終，系統要對結果進行空間位置變換計算，從而得出盾構掘進設備的實際 狀態。通過對不同測量結果的處理，系統要計算出兩種必要參數，其一是盾構機的軸線方位角，其ニ是盾構位置距離信息。現有采用單棱鏡加指示激光模式的導向系統需要兼具可發射指示激光的全站儀，而激光處理模塊也往往過于復雜，現場人員無法對其結果進行有效的控制，后期的保養維護困難，無端地増加系統成本和出錯的概率。多棱鏡法是將兩個以上的目標棱鏡安置在盾構機內，各棱鏡與機器的空間關系已知，當全站儀完成所有目標棱鏡的測量后，即可計算得出盾構機的三維位置。一般來說，多棱鏡間的間距越大，系統的精度越高，反之越低。如采用此方法，全站儀要不斷地在該多個目標棱鏡間切換角度以完成測量，由此會加速全站儀軸系的磨損，影響儀器壽命，由于要對每個目標棱鏡進進行測量，整體所需時間較長；采用多棱鏡法往往受限于エ況現場安裝位置的狹小，很難實現標準化的安裝；當盾構機在小半徑的轉彎施工時，全站儀往往無法觀測到全部的目標棱鏡，從而無法完成測量。發明人為了解決現有導向測量系統的問題，而研究了一種自動導向測量目標靶及測量系統。
發明內容本實用新型的目的之ー是提供ー種盾構自動導向測量目標靶，該測量目標靶不僅構造簡単，且組裝結構緊湊，安裝方便。本實用新型目的之ニ是提供一種盾構自動導向測量目標靶，只使用ー個棱鏡，且無需配備帶指示激光的全站儀，使盾構導向系統造價和維護成本較低。本實用新型目的之三是提供ー種盾構自動導向測量目標靶，可以適用于各種不同的エ況環境，尤其是隧道半徑狹小的エ況環境，可使全站儀能夠于同一測站連續觀測多次，更無需頻繁移動全站儀的位置或反復做切換方向的機械轉動，延長全站儀使用壽命。本實用新型更提供一種盾構自動導向測量系統，其包含了上述測量目標靶，使該自動導向測量系統相對于現有于盾構機內縱向設置的兩個目標棱鏡的測量系統，具有更精密的測角功能、可消除測角誤差對測量結果精度的影響，且具有自我校驗能力。本實用新型為了實現上述目的，該目標靶包括于盾構機內部設有ー個能夠沿ー個直線坐標移動的目標棱鏡，該直線坐標與盾構機的軸線空間關系為已知，該目標棱鏡能夠于該直線坐標上的任何位置停留。沿直線坐標移動的含義包括該目標棱鏡可受驅動而到達直線坐標上指定位置停留，或者經驅動到達非指定位置，但該棱鏡相對于直線坐標的位置可測得或計算得到的兩種驅動方式，或者兩種方式的綜合。該目標棱鏡受ー個驅動模塊驅動，該驅動模塊包括由絲杠、滑塊、導軌、步進電機組成，該絲杠上設有滑塊，滑塊至少一端滑設于一直線導軌，該目標棱鏡設于該滑塊上，該絲杠與一個步進電機連接，由步進電機驅動絲杠旋轉，使滑塊于直線導軌上滑移。于該直線導軌的兩端更分別設有限位開關(SI)和(S2)，限位開關與步進電機的 控制電路連接，當滑塊于直線導軌滑動而觸碰到兩端的限位開關(SI)或(S2)時，使步進電機驅動停止。所述目標靶的直線導軌的安裝方向為可調，較佳是將所述目標靶的直線導軌以縱向方向設置于盾構機內部，且直線導軌的安裝方向與盾構機的軸線相平行。另包含ー個靶箱，所述直線導軌、絲杠、滑塊、棱鏡、步進電機、限位開關密封于該靶箱內，該靶箱后端有玻璃窗ロ。另ー種設計包含ー個唇形殼體，所述直線導軌、絲杠、滑塊、限位開關設置于該唇形殼體內，該棱鏡裸露于該唇形殼體外。一種自動測量系統，包括前述自動測量目標靶，以及設于盾構機后方的具有自動識別功能的全站儀。所述系統還包括一個雙軸傾斜儀，該雙軸傾斜儀設于盾構機內，并與該目標靶組裝于在一起，或単獨設置于安裝基座上。所述測量系統還包括ー個系統處理器，該系統處理器與一微控制模塊及全站儀連接，該微控制模塊分別與該目標靶的驅動模塊、ー個位置測量模塊、該雙軸傾斜儀相連，該目標靶與該位置測量模塊相連接；該系統處理器發指令給該微控制模塊，使該微控制模塊控制該驅動模塊工作，以驅動該目標棱鏡沿該直線坐標移動，井能夠于直線坐標的任何位置停止；當該目標棱鏡相對該直線坐標停止吋，該微控制模塊控制該位置測量模塊測出該目標棱鏡相對于該直線坐標的位置，并將測量結果通過微控制模塊回傳給系統處理器；同時該系統處理器控制全站儀對該相對直線坐標停止的目標棱鏡進行觀測并將觀測結果傳至系統處理器，以及該微控制模塊控制該雙軸傾斜儀測出盾構機軸線的滾動角和俯仰角并將結果回傳至該系統處理器，從而得到ー組測量結果；系統處理器借助至少兩組測量結果計算出盾構機的狀態信息。具體說明如下當系統處理器發指令給微控制模塊，微控制模塊使該驅動模塊驅動目標棱鏡到達直線坐標的第一位置停止，該第一位置在直線坐標上的對應坐標信息由位置測量模塊測出并反饋給系統處理器，此時系統處理器控制全站儀(TCA)對已處于第一位置的目標棱鏡進行測觀測，得到第一位置棱鏡的空間位置信息并回傳給系統處理器，雙軸傾斜儀(INCL)將此時滾動角和俯仰角測出，并經控制模塊(MCU)回傳系統處理器；該系統處理器再次發指令給該微控制模塊使目標棱鏡在沿直線坐標移動到第二位置，再次由位置測量模塊測出直線坐標第二位置的坐標信息，此時系統處理器控制全站儀(TCA)對已處于第二位置的目標棱鏡進行測觀測，得到第二位置棱鏡的空間位置信息并回傳給系統處理器，雙軸傾斜儀(INCL)再次將此時滾動角和俯仰角測出，并經控制模塊(MCU)回傳系統處理器；系統處理器獲得至少兩個位置的測量結果后，根據空間坐標變換計算和更新盾構機的狀態信息。該系統處理器可為ー個可編程邏輯處理器PLC或控制電腦IPC。上述過被反復地重復，系統可以得到一系列的位置信息，這些位置信息經數學處理，可以得到精確的盾構機空間狀態。隨著盾構的 掘進，定位信息也會不斷地刷新，從而完成對盾構機的實時監控。本實用新型的自動測量目標靶具有結構簡單，制造和維護成本低，使具有該目標靶的自動導向測量系統相對于現有于盾構機內縱向設置的兩個目標棱鏡的測量系統，具有更精密的測角功能、可消除測角誤差對測量結果精度的影響，且具有自我校驗能力。
圖I為本實用新型自動導向測量目標祀示意圖。圖2為圖I的0-0剖視圖。圖3A-圖3C為本本實用新型自動導向測量目標靶整體組裝結構示意圖。圖4A-4C為本實用新型自動導向測量目標靶于盾構機內安裝方位示意圖。圖5為本實用新型自動導向測量系統的工作原理圖。圖6為本實用新型自動導向測量系統的分布圖。圖7為本實用新型自動導向測量目標靶較佳安裝方式的計算原理圖。
具體實施方式以下結合實施例和附圖對本實用新型進行ー步說明。本實用新型自動測量目標靶I包括一個能夠沿直線坐標移動的目標棱鏡11，該直線坐標與盾構機軸線90的空間關系為已知，該目標棱鏡11能夠于該直線坐標上的任何位置停留。該目標棱鏡11的驅動方式包括兩種，一種為受驅動而達到指定位置停留，另ー種為經驅動達到非指定位置，但該目標棱鏡相對于直線坐標的位置可測得或計算得到，或者綜合上述兩種驅動方式。欲驅動目標棱鏡沿一條固定直線坐標移動，井能在直線坐標上按指定的位置停留，本領域具通常知識者可采用現有的其他手段實現，然而本實用新型更提供了一種優選驅動方案，本優選驅動方案即綜合了上述兩種驅動方式。如圖1、2所示，本實用新型自動測量目標靶I包括于兩條直線導軌101之間設有一個絲杠21，在絲杠21上設有ー個能夠滑動滑塊22，棱鏡11設于滑塊22上，絲杠21受ー個步進電機23驅動而旋轉，使滑塊22能夠于絲杠21上按照設定方式移動，絲杠21的旋轉動力和角度受控于精密控制的步進電機23。此外，還于導軌101兩端設有限位開關S1/S2，限位開關S1/S2與步進電機23的控制脈沖電路連接，正常情況下，只需要通過控制通過步進電機23的脈沖的數量即能實現棱鏡11在導軌101上移動的距離，并于設定位置達到停止，但如果存在誤差，滑塊22若沒有按照設定位置停止，則滑塊22必然會觸發限位開關SI或S2，使步進電機23的驅動被停止，據此可以保護步進電機23及其驅動電路；限位開關S1/S2與步進電機23的控制脈沖共同實現對棱鏡11位移的閉環控制，從而用來檢查，校正棱鏡11的定位參數和可靠性。本實用新型測量目標靶I的驅動模塊2由絲杠21、絲杠21上的滑塊22及與絲杠21連接的步進電機23所組成，還可配合限位開關S1/S2，該驅動模塊的優點包括(I)、在負載范圍內，步進電機23的轉動角度只與脈沖的數量有關，與供電電壓，電流和其它外界影響無關，且失步誤差不累積；(2)、可通過計算脈沖的數量獲得棱鏡11移動的距離，而實現如圖5的系統原理圖中位置測量模塊5的功能(可無需另單獨設置位置測量模塊)。
(3)可以實現滑塊22的精確定位如果需要滑塊22在某ー個位置停止，只需要發送相應數量的脈沖即可，以常用的1.8°步進角電機為例，在4細分(“細分”為步進電機常用的驅 動優化方法，用來提高精度，降低噪音，常用的用4、8、16、32等細分等級)的條件下，需要
ニ SOO個周期脈沖可以實現電機轉動一周；如果絲杠21的導程，即絲杠21的螺紋
間距為4毫米，那么，一個脈沖的控制精度理論可達5微米，所以其直線定位精度已經遠高于工程定位測量所需。(4)、在停止驅動模式下，步進電機23的靜磁矩會鎖住轉子，可以避免由于機械震動而造成細微誤差，該特征尤適用于定位測量模式。本實用新型自動測量目標靶I可另包括一個靶箱16，借助靶箱16將目標靶I的各組件保護起來，以便于目標靶I整體的安裝和移動。于圖3A所示，直線導軌101、絲杠21、滑塊22、棱鏡11、步進電機23、限位開關S1/S2密封于ー個長方體的靶箱16內，該靶箱16后端設為玻璃窗ロ，供設于盾構機后方的全站儀透過玻璃窗ロ觀測到祀箱內部的棱鏡11。亦或如圖3B所示，將直線導軌101、絲杠21、滑塊22、步進電機23、限位開關S1/S2設于ー個唇形殼體17內，而將棱鏡11穿過開槽而裸露于殼體外部。在此情況下，棱鏡11可向上突出，也可倒桂，目標棱鏡11裸露可以最大限度地利用測量空間，適用于小曲線的隧道施工，見圖3B-圖3C所示。本實用新型自動測量目標靶I于實際安裝在盾構機9內，作測量導向工作時，其直線導軌101的安裝方向可依需要進行調整，但一旦調整好，就要保持整個直線導軌101相對于盾構機軸線90的位置關系固定(即為已知)。如圖4A所示，當本實用新型自動測量系統用于盾構機在較大半徑，較大曲率的轉彎隧道內施工時，可使直線導軌101相對于盾構機的軸線90具有較大的角度，甚至處于盾構機9的橫向面上，則棱鏡11在沿絲杠21滑動時使棱鏡11在盾構機9的橫向上變換位置，可形成至少三個停留位置，并借助系統的全站儀依次觀測這三個停留位置的棱鏡11，對第一個位置的棱鏡11的觀測可獲得位置距離信息，對第二、三位置的棱鏡11觀測可以獲得盾構機的軸線方位角信息。另如圖4B所示，當本實用新型自動測量系統用于盾構機在小半徑的隧道施工吋，全站儀的通視區域較窄，則可使直線導軌101相對于盾構機的軸線90趨近于平行，使直線導軌101上的棱鏡11作相對于盾構機縱向移動，能夠形成連續的停留位置，借助全站儀觀測縱向上至少兩個停留位置的棱鏡，配合雙軸傾斜儀而進行導向定位。由于本實用新型的目標靶I上的目標棱鏡11可以在直線軌道101上形成連續性的數個停留位置，因此由觀測數個停留位置的目標棱鏡11，就可以計算出盾構機的俯仰角，且能夠隨著選取的停留位置數量増加，使計算出的俯仰角不斷地趨于精準，因此只需要另外布置ー個垂直于盾構機軸線的單軸角度傳感器即可。但考慮到安裝方便，和兩模塊校正，一般都使用雙軸測角傳感器，同時測俯仰角和滾角。本實用新型測量目標靶I相對于盾構機軸線90的空間位置不限于上述兩種，還可如圖4C所示，目標靶的直線導軌R既不垂直于軸線，也不平行于軸線，而介于兩者之間。但無論為哪種安裝方式，本實用新型的測量系統一旦開始工作，其目標靶I的直線導軌101相對于盾構機軸線90的位置關系為確定值(工作初始預存入系統內部的初始值，用于盾構機軸線位置的換算)。結合圖I、圖5、圖6所示，為本實用新型測量系統100的除包含上述目標靶I之外，還于盾構機內設有ー個雙軸傾斜儀(INCL) 4，位置測量模塊5和控制模塊(MCU) 6。測量系統100具有中心處理器(IPC) 110，由該處理器110發指令給控制模塊(MCU) 6，控制模塊(MCU) 6通過控制驅動模塊2工作，使棱鏡11沿直線軌道101運動，并在某一位置停止；該棱鏡在軌道101上移動的距離由位置測量模塊5測量(如前文所示，通過步進電機23的脈沖數量計算棱鏡11相對滑軌101移動的位置，因此可無需專門設置該位置測量模塊5)出來并返給(MCU) 6回傳給系統處理器(IPC) 110。然后，系統處理器(IPC)110可以控制測量全站儀(TCA)8對已經就位的棱鏡11進行觀測，得到第一個停留點的空間位置信息，同時盾構機的滾動角和仰俯角由雙軸傾斜儀(INCL) 4測出，并經(MCU) 6回傳系統處理器110。該過程完成后，系統處理器110使棱鏡11滑動到下ー個位置停止，系統處理器110控制全站儀(TCA) 8對再次就位的棱鏡11進行測量，得到第二個停留點的空間位置信息，同時再次讀取傾斜儀(INCL)5的滾動角與仰俯角。在兩次測量后，系統處理器110就可以對盾構機進行空間定位。實際運行中，上述過被反復地重復，系統處理器110可以得到一系列的位置信息，由于這些位置均發生在一條固定的直線導軌101上，且該直線導軌101與盾構機的軸線90關系已知，通過對這些數據的數學處理，系統可以得到一個精確穩定的方位角。隨著盾構的掘進，定位信息也會不斷地刷新，從而完成對盾構機的實時定位。圖6為本實用新型的自動導向測量系統的布置示意圖。實現應用中，現場測量人員需提供全站儀8和后視棱鏡80的施工坐標，全站儀8受系統處理器110控制，在參考測量后視棱鏡80后，就可以測量出目標棱鏡11在施工坐標系中的坐標。本實用新型中測量目標靶I固定安裝于盾構機，井隨著盾構機運動，而全站儀8與后視棱鏡80固定于隧道壁上，不隨盾構機運動。在系統處理器110的控制下，全站儀8即可完成對測量目標靶的跟蹤測量工作，實時將觀測數據回傳至系統處理器，由系統處理器110通過坐標變換得到盾構機的位置狀態，并與系統預先存儲的DTA進行比較，以聲音或圖像等非常直觀的方式向盾構機操作者提供信息和指導。該系統處理器(SYS)為ー個可編程邏輯處理器PLC或控制電腦IPC。圖6所示，主要為本實用新型系統的各部分在工作時的位置分布示意圖。其中測量目標靶I于其靶箱內部整合了雙軸傾斜儀(INCL)、微控制模塊(MCU)、位置測量模塊5(可選模塊)。通過本實用新型的目標測量靶I和測量系統100，其導向測量的過程如下測量用的棱鏡11安裝在滑塊22上，本實用新型的系統首次運行時，系統處理器110發出移動指令給測量靶I的控制模塊(MCU)6，令其初始化，微控制模塊MCU驅動步進電機23朝某一方向旋轉，帶動絲杠21旋轉，滑塊22開始沿絲杠21滑動，直到發近點限位開關SI，因為該點為靠近全站儀方向，最易測量。觸發開關SI后，步進電機的驅動停止，并反饋就位信號給系統處理器110，同時雙軸傾斜儀INCL將此時的滾動角與仰俯角反饋給系統處理器110。系統處理器110收到反饋信號后，向全站儀8發出測量指令(目標靶I的安裝狀態為系統初始設置信息)，全站儀8對該點的棱鏡11進行觀測，完成后反饋測量結果結至系統處理器110，得到Pl的位置信息。至此，重復上述過程，實現棱鏡11沿導軌101由位置Pl到P2位置的移動，移動的距離通過設定步進電機的脈沖數量來精確控制。P2位置就位后，再次反饋就 位信號和滾動角與仰俯角給系統處理器110，系統處理器110再次命令全站儀8對第二個位置的棱鏡11進行測量，完成后反饋測量結果給系統處理器110，得到P2的位置信息。兩次測量以后，系統處理器110就可以獲得必要的參數，從而計算出盾構機的狀態。正常運行吋，目標靶上棱鏡11會不停在直線軌道上變換位置，因而系統處理110會連續的得到不同的測量結果(相對直線軌道的位置)，PI, P2，P3，P4，"·Ρη，以數學優化函數對這些位置信息進行處理，以求得到更為精確穩定的結果，即某ー時刻的水平角=ゾ(HJ2，…Pn)，η最大為滑動全程所停止的次數，如果參數的個數達到最大后，
即滑塊22可觸發另一端的限位開關S2，再繼續運行，較早的參數Pl將會舍去，即Pl =ρ2，ρ2=ρ3，…Ρη=Ρη+1，以實現對計算參數更新。因而，當棱鏡11于每個點停留時間極短，系統處理器110不斷地進行測量命令、接收、計算測量結果，則盾構機于掘進過程中，本實用新型的測量系統能夠非常精確地實時反映盾構機真實的掘進狀態。對于當某一停止點的測量結果Pn完成時，系統處理器110計算出其對應的水平角
aS>r_n ,并由雙軸傾斜儀所測出滾動角ぁムし《與仰俯角Rfoft ，通過坐標系變換實現對盾構機的定位。坐標變換的過程大致如下，首先根據滾動角與仰俯角旋轉機器坐標系，即機器坐標系中各點繞X軸與Y軸進行旋轉，這里的各點包括目標棱鏡的觀測點和機器上需要定位
的點，如刀盤中心原點O ;然后根據水平角び·,進行繞Z軸的旋轉，在X，Y，Z三軸旋轉完
成后，最新測量點Pn的機器坐標變成了 Pn'，然后根據Pn'與實測施工坐標的關系平移機器坐標系中各點至實測施工坐標系，即可得到機器坐標系中各點，如刀盤中心原點0，盾尾，等在實測施工坐標系中的坐標。得到盾構機的各點空間坐標后，把盾構機的空間位置與隧道設計中線DTA進行對比，便可以得到盾構機導向結果，即，前后的水平與高程的偏差，偏角，里程等導向參數。結合圖7所示，其為本實用新型目標靶I于盾構機內部最佳的安裝方式，即使目標靶的直線導軌101與盾構機的軸線90相平行。在平行的情況下，坐標系的變換關系最為簡單。如果以盾構刀盤的中心原點O為機器坐標系的原點，三坐標軸的方向如圖中所示(以軸線90的延伸線為Y軸)，在該機器坐標系中，測量棱鏡11在直線導軌兩端的限位開關SI，S2的位置處，可準確知道測量棱鏡11在該機器坐標系中的坐標(xl，yl, zl)，(x2, y2, z2)，由于SI，S2之間近似直線，當測量棱鏡11滑至Sn處時，滑動距離可以通過位置測量模塊5測到為In，根據該距離In就可計算出Sn處的準確機器坐標(xn，yn, zn),而該坐標(xn, yn, zn)即用作盾構機定位計算中的坐標系平移參數。有關盾構機空間狀態信息的具體算法和計算步驟，本領域技術人員根據上述說明已可知如何完成，因此不再詳舉實例予以說明。[0051]上述目標靶的安裝，如果棱鏡裸露于靶箱16的外部可以在縱向坡度方向微調，讓靠近直線軌道101在全站儀的一端略低，這樣可以最大限度的利用測量空間，不至于測量目標靶自身的結構遮擋棱鏡11而無法觀測。由于本實用新型目標靶I可以連續移動，因此系統可以連續獲得多個計算參數，利用這些連續的計算參數，采用數學優化方法計算出更為準確，穩定的方位角，隨著盾構機的掘進，一些較早的測量結果將會被舍去。最終反映到導向系統的結果會更穩定，準確。本實用新型導向測量系統，運用的沿一固定直線滑動的棱鏡為目標靶，使本實用新型導向測量系統100具有如下的優點 (I)、由于目標棱鏡11沿導軌101滑動的直線度較高，所以對不同位置棱鏡11的測量結果可用來計算仰俯角的變化，即Pitch ^ (HO-Hn) /Length (PO, Pn),該數個連續的計算結果可以修正或驗證雙軸傾斜儀測得的仰俯角數據，可消除全站儀測角誤差對測量結果精度的影響。(2)、測量靶中，限位裝置SI和S2之間的距離L (S1，S2)與滑塊22滑動完全程步進電機23的轉數N (脈沖數)、滑塊靜止時全站儀對在兩個位置的棱鏡11的測量所計算出兩點之間的距離Length (PO，Pn)，三者互為驗算關系、即L (S1，S2) NたLength (PO, Pn),所以本實用新型導向系統可以利用上述三者的信息實現監視測量靶I的工作狀態或步進電機脈沖控制的修正。當直線導軌101縱向設置于盾構機內部吋，由于導軌101的直線方向與全站儀8的視線方向基本平行，目標棱鏡11基本是沿著全站儀(TCA) 8的視線運動，所以全站儀(TCA)S不需要旋轉ー個角度去捜索目標，這樣就避免無謂的機械損耗，同時也加快測量速度，且適用于盾構機在小半徑，小曲率的隧道施工時的導向測量。本實用新型導向測量系統，具有結構和工作原理簡單，制造維護成本低，測量精確等優點。
權利要求1.ー種盾構自動導向測量目標靶，應用于盾構機，其特征在于，該目標靶包括一個能夠沿一直線坐標移動的目標棱鏡，該直線坐標與盾構機軸線的空間關系為已知，該目標棱鏡能夠于該直線坐標上的任何位置停留。
2.如權利要求I所述的測量目標靶，其特征在于該目標棱鏡受ー個驅動模塊驅動，該驅動模塊包括由絲杠、滑塊、步進電機組成，該絲杠上設有滑塊，滑塊至少一端滑設于ー直線導軌，該目標棱鏡設于該滑塊上，該絲杠與一個步進電機連接，由步進電機驅動絲杠旋轉，使滑塊于直線導軌上滑移。
3.如權利要求2所述的測量目標靶，其特征在于于該直線導軌的兩端更分別設有限位開關(SI)和(S2)，限位開關與步進電機的控制電路連接，滑塊于直線導軌滑動而觸碰到兩端的限位開關(SI)或(S2)吋，步進電機停止驅動。
4.如權利要求2所述的測量目標靶，其特征在于所述目標靶的直線導軌的安裝方向與盾構機的軸線平行。
5.如權利要求3所述的測量目標靶，其特征在于另包含一個靶箱，所述直線導軌、絲杠、滑塊、棱鏡、步進電機、限位開關被密封于該靶箱內，該靶箱后端設有玻璃窗ロ。
6.如權利要求3所述的測量目標靶，其特征在干另包含ー個唇形殼體，所述直線導軌、絲杠、滑塊、限位開關設置于該唇形殼體內，該棱鏡裸露于該唇形殼體外。
7.一種盾構自動導向測量系統，包括如權利要求1-6所述的測量目標靶，以及設于盾構機后方的具有自動識別功能的全站儀。
8.如權利要求7所述的測量系統，其特征在于所述系統還包括一個雙軸傾斜儀，該雙軸傾斜儀設于盾構機內，并與該目標靶組裝于在一起，或單獨設置于ー個安裝基座上。
9.如權利要求8所述的測量系統，其特征在于所述測量系統還包括ー個系統處理器，該系統處理器與一微控制模塊及全站儀連接，該微控制模塊分別與該目標靶的驅動模塊、ー個位置測量模塊、該雙軸傾斜儀相連，該目標靶與該位置測量模塊相連接；該系統處理器發指令給該微控制模塊，使該微控制模塊控制該驅動模塊工作，以驅動該目標棱鏡沿該直線坐標移動，井能夠于該直線坐標的至少兩個位置停止；當該目標棱鏡相對該直線坐標停止時，該停止位置的坐標信息由該微控制模塊控制該位置測量模塊測出并將測量結果通過微控制模塊回傳給系統處理器；同時該系統處理器控制全站儀對該相對直線坐標停止的目標棱鏡進行觀測并將觀測結果傳至系統處理器，以及該微控制模塊控制該雙軸傾斜儀測出盾構機軸線的滾動角和俯仰角并將結果回傳至該系統處理器。
10.如權利要求9所述的測量系統，其特征在于該系統處理器為ー個可編程邏輯處理器PLC或控制電腦。
專利摘要一種盾構自動導向測量目標靶及系統，所述目標靶是于盾構機內部設有一個能夠沿一條固定直線坐標移動的目標棱鏡，該直線坐標與盾構機軸線的空間關系為已知，該目標棱鏡能夠于該直線上任何位置停留。所述系統包括該目標靶及設于盾構機后方的具有自動識別功能的全站儀。本實用新型是使目標棱鏡在沿直線軌道運動，并先后停留在不同的位置，由全站儀觀測各不同位置上棱鏡，得到多個不同停留點的空間位置信息，同時借助雙軸傾斜儀INCL將滾動角和俯仰角測出，并回傳至系統。本實用新型的能夠適用于各類條件的隧道盾構施工，且能較大限度的減少甚至消除全站儀測角誤差對測量結果精度的影響，具有自我校驗和修正能力。
文檔編號G01C1/00GK202630957SQ201220267718
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月7日 優先權日2012年6月7日
發明者江玉生, 褚立孔, 楊志勇, 趙晨光, 江華 申請人:北京申江工程技術咨詢有限公司, 中國礦業大學(北京)