专利名称：顶管工程自动测量系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种顶管工程中能实时测定工具头实际工作状态坐标的测量系统，尤其是一种适合用于管子直径小，平面曲线或竖向曲线复杂，仪器基站和工具头所设的观测目标不能直接通视的工程中的测量系统。
背景技术：
目前在直线顶管工程测量中，通常的方法是在工作井后座合适的位置测量基站， 并保证该位置在工程全过程中能自始至终看清楚安装在工具头头部位置的目标。测定工具头头部的坐标值，并且和设计坐标值进行比对，确定工具头需要纠偏的方向和数值。但在曲线顶管工程中，工作井的仪器基站和工具头部的目标是不能通视的，通常的方法不能直接测定正在掘进中工具头的确切位置，只能在管道中设立若干个辅助测站，逐站搬迁仪器至每一个辅助站后，重复以上的工序，用导线法来测量工具头的坐标。在顶管过程中，每节管子都处于运动状态而不是静止状态，搬动仪器重新测量定位需要一段时间，而应力的变化会导致辅助站的点位变化，进而直接影响到工具头实测位置的偏差，形成人工辅助站点越多，观测时间越长误差就越大的恶性循环。
发明内容
本发明是要提供一种顶管工程自动测量系统及其方法，用于解决传统工艺中用人工搬迁仪器进行导线测量速度慢、测量精度差等的技术技术问题。本发明解决技术问题所采用的技术方案一种顶管工程自动测量系统，包括在顶管施工拐弯处建立的辅助测站，其特点是每个辅助测站由自动安平基座和测量机器人全站仪组成，每台测量机器人全站仪的数据终端通过屏蔽电缆和电脑的数据口连接，测量数据由电脑处理，并由电脑安顺序控制每台全站仪有序进行传递测量。一种顶管工程自动测量方法，具体步骤是
1.建立测试数据库
将测试路线起点和终点以及测量控制点的坐标值和各曲线计算要素输入电脑程序，建立数据库；
2.顶管全站仪安置点与电脑连接
将屏蔽电缆线从电脑端口铺设至顶管全站仪安置点，使每台全站仪都与电脑连接；
3.跟踪目标棱镜进行自动测量程序
4.测量机器人全站仪全自动导线测量
将每台测量机器人全站仪测量的结果进入电脑程序自动计算成果，最终程序显示工具头头部实测和设计理论的差值。本发明的有益效果
1)建立高精度的基准点，采用实时测量方案，可以最大限度地消除或减弱多种误差因素，从而大幅度地提高测量结果的精度。
2)简化了气象等附加设备，为系统在计算机的控制下实现全自动、高可靠的施工测量，创造了有利条件。3)测量机器人可在无人值守的情况下，实现遥控逐站自动测量，节约了大量的人力。4)实时进行数据采集、数据处理、数据分析、及可视化的偏差信息显示等。5)在短时间内同时求得机头中心的三维偏差和当前里程，因此根据设计方案的要求，可作全方位的操作与控制。6)系统维护方便，运行成本低。本发明采用测量机器人与编有程序的电脑连接，电脑按程序指挥各台测量机器人进行自动跟踪测量。这种方法能方便地在各种曲线顶管工程中及时地测量出工具头的实际坐标值。
图1是本发明的系统结构图。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示，本发明的顶管工程自动测量系统，包括在顶管施工拐弯处建立的辅助测站，其特点是每个辅助测站由自动安平基座和全站仪组成，辅助测站中的每台测量机器人的数据终端通过屏蔽电缆和电脑的数据口连接，测量数据由电脑处理，并由电脑安顺序控制每台全站仪有序进行传递测量。本发明的顶管工程自动测量方法，具体步骤是
1. 将设计路线起点和终点以及测量控制点的坐标值和各曲线计算要素输入电脑程序，建立新建数据库。2. 将屏蔽电缆线从电脑端口铺设至顶管全站仪安置点，使每台全站仪都与电脑相连接。点击文件“选择全站仪个数”输入整条顶管工程预计所需全站仪的台数进行编号。3. 仪器在工程中首先由测量人员操作一遍仪器，使之进入学习状态，结束后仪器能进入工作状态，跟踪目标棱镜进行自动测量程序。4.每台仪器测量的结果进入电脑程序自动计算成果，最终程序显示工具头头部实测和设计理论的差值顶管工具管头部拟采用测量机器人全自动导线测量法，在井下具体操作要点如下
在通视能力允许的情况下，拟在工作井内、管道曲线转折位置设置测量机器人，在工作井墙上及工具头几何中心设置棱镜，组成自动观测导线；
采用自制的专用仪器台，在仪器台上采用自动安平基座，同时设置与仪器竖轴同轴的观测棱镜，设站点同时作为相邻测站的目标点；
通过数据电缆，实时传输指令、控制测量机器人开始观测、回传观测数据； 测量机器人观测前自动运行自检程序，检测仪器的平整性，检测仪器本身的竖轴、横轴、视准轴的工作状态，确保观测值有效；
通过《顶管自动引导系统》处理程序，把自动导线测量成果实时换算实测里程及其与设计轴线里程的偏差值，指导顶进施工。
本方案所需要的设备
自动安平基座、测量机器人全站仪、反射棱镜、有《顶管自动引导系统》程序的电脑、屏蔽电缆。
权利要求
1.一种顶管工程自动测量系统，包括在顶管施工拐弯处建立的辅助测站，其特征在不于每个辅助测站由自动安平基座和测量机器人全站仪组成，每台测量机器人全站仪的数据终端通过屏蔽电缆和电脑的数据口连接，测量数据由电脑处理，并由电脑安顺序控制每台全站仪有序进行传递测量。
2.一种顶管工程自动测量方法，其特征在于，具体步骤是(1)建立测试数据库将测试路线起点和终点以及测量控制点的坐标值和各曲线计算要素输入电脑程序，建立数据库；(2)顶管全站仪安置点与电脑连接将屏蔽电缆线从电脑端口铺设至顶管全站仪安置点，使每台全站仪都与电脑连接； (3 )跟踪目标棱镜进行自动测量程序 (4)测量机器人全站仪全自动导线测量将每台测量机器人全站仪测量的结果进入电脑程序自动计算成果，最终程序显示工具头头部实测和设计理论的差值。
全文摘要
本发明涉及一种顶管工程自动测量系统及其方法，包括在顶管施工拐弯处建立的辅助测站，每个辅助测站由自动安平基座和测量机器人全站仪组成，每台测量机器人全站仪的数据终端通过屏蔽电缆和电脑的数据口连接，测量数据由电脑处理，并由电脑安顺序控制每台全站仪有序进行传递测量。本发明采用测量机器人与编有程序的电脑连接，电脑按程序指挥各台测量机器人进行自动跟踪测量。该系统及其方法能方便地在各种曲线顶管工程中及时地测量出工具头的实际坐标值。
文档编号G01C3/00GK102564389SQ20101058423
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者丁东强, 卫冠国, 徐伟, 许振源, 赵志军, 钱美刚 申请人:上海市基础工程有限公司