專利名稱：箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種工程測(cè)量技術(shù)，尤其是涉及ー種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程也不斷加快，但隨之而來的城市交通擁堵現(xiàn)象日益嚴(yán)重，已經(jīng)影響了人們的正常生活。因此，構(gòu)建地下立體交通是提高城市路網(wǎng)效率，改善交通狀況的有效途徑。目前地下立體交通空間結(jié)構(gòu)施工過程中，一直采用的是人 エ測(cè)量方法，這不僅效率低下，還存在過多的人為因素且工作強(qiáng)度大，精度也難以提高。尤其是最近新推出的地下立體交通工程箱涵頂進(jìn)置換管幕施工工法，使得人工方法就無法適應(yīng)施工實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量的需要。高精度和實(shí)時(shí)性是保證結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型工程安全施工和運(yùn)營的重要保障。因此，迫切需要研究復(fù)雜條件下信息化測(cè)量技木，為各種大型特種工程建設(shè)提供測(cè)繪技術(shù)保障。采用現(xiàn)代測(cè)量與定位信息化技術(shù)，可充分利用傳感器的自動(dòng)化和高精度的特點(diǎn)，來解決大型地下工程中的測(cè)量速度和精度技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、處理和表達(dá)。現(xiàn)代測(cè)量與定位信息化技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)、測(cè)量機(jī)器人等，將它們集成開發(fā)，可自動(dòng)完成測(cè)量周期、實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)測(cè)量成果、實(shí)時(shí)顯示施工過程和趨勢(shì)，與測(cè)量數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)工程信息的現(xiàn)代化管理和實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全的有效控制。對(duì)此，迫切需要開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng),本課題研究復(fù)雜條件下工程測(cè)量與定位信息化技術(shù)，對(duì)復(fù)雜測(cè)量設(shè)備配套軟件功能進(jìn)行開發(fā)研究，研制自動(dòng)測(cè)量及測(cè)量數(shù)據(jù)可視化管理系統(tǒng)，將測(cè)量數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)與復(fù)雜條件下自動(dòng)測(cè)量技術(shù)的相結(jié)合，解決大型地下工程中的測(cè)量速度、精度等技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程施工進(jìn)度、質(zhì)量、安全的有效控制?？傊?，地下工程投資大、施工復(fù)雜、對(duì)周圍環(huán)境影響顯著，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和大眾生活具有重要影響，具有重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略意義。在我國，地下工程建設(shè)方興未艾，由于地下施工的特殊性，其施工條件等往往較地面困難，并對(duì)貫通和引導(dǎo)具有很高的要求，其引導(dǎo)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平直接制約了施工的精度和進(jìn)度。因此，本項(xiàng)目的研究成果可提高地下施エ引導(dǎo)自動(dòng)化水平，對(duì)于我國地下工程施工具有明顯的理論意義和重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。對(duì)此我們得到了上海市科委的支持，立項(xiàng)攻克了這ー難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供ー種運(yùn)行穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高、自動(dòng)化和可視化程度高的箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法及裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)ー種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟I)新建ー個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，然后執(zhí)行步驟2)；
2)將配置數(shù)據(jù)輸入到已有的數(shù)據(jù)庫文件中，包括初始設(shè)定的三個(gè)目標(biāo)棱鏡與箱涵首尾的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟3)；3)設(shè)置自動(dòng)全站儀的連接參數(shù)與測(cè)量參數(shù)設(shè)置，然后執(zhí)行步驟4)；4)判斷測(cè) 量計(jì)算機(jī)與自動(dòng)全站儀連接是否成功，若為是，執(zhí)行步驟5);若為否，則返回步驟3)，重新對(duì) 自動(dòng)全站儀的設(shè)置；5)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)全站儀進(jìn)行設(shè)站定位，然后執(zhí)行步驟6)；6)測(cè)量計(jì)算機(jī)利用自動(dòng)全站儀依次測(cè)量三個(gè)目標(biāo)棱鏡，并采集三個(gè)棱鏡的空間方位角度信息，然后執(zhí)行步驟7)；7)自動(dòng)全站儀根據(jù)設(shè)定的測(cè)量間隔自動(dòng)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量計(jì)算機(jī)，并執(zhí)行步驟8)；8)測(cè)量計(jì)算機(jī)判斷三個(gè)目標(biāo)棱鏡是否全都測(cè)到，若為否，執(zhí)行步驟9);若為是，執(zhí)行步驟10)；9)測(cè)量計(jì)算機(jī)判斷單個(gè)目標(biāo)棱鏡是否超時(shí)，若為否，返回步驟8);若為是，返回步驟7)；10)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出箱涵姿態(tài)偏差，顯示在顯示器界面上，并執(zhí)行步驟11)；11)測(cè)量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后，返回步驟7)。所述的步驟10)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出箱涵姿態(tài)偏差的過程如下(I)把箱涵看作ー個(gè)剛體，在箱涵上設(shè)置三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并測(cè)出三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與箱涵前端中心、后端中心的坐標(biāo)，建立其相互間的固定關(guān)系；(2)推導(dǎo)出箱涵上所設(shè)置的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與箱涵前端中心、后端中心連線軸的關(guān)系模型；(3)通過全站儀自動(dòng)對(duì)箱涵上三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成當(dāng)前箱涵的前端中心、后端中心坐標(biāo)以及俯仰角、滾動(dòng)角；(4)通過將轉(zhuǎn)換結(jié)果與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的比較，實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示出箱涵的姿態(tài)偏差信息。ー種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量計(jì)算機(jī)、無線電臺(tái)、自動(dòng)全站儀、目標(biāo)棱鏡，所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)與無線電臺(tái)連接，所述的無線電臺(tái)與自動(dòng)全站儀連接，所述的自動(dòng)全站儀與目標(biāo)棱鏡連接，所述的目標(biāo)棱鏡安裝在箱涵上。所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)通過RS232串ロ通訊線與無線電臺(tái)連接。所述的無線電臺(tái)通過RS232串ロ通訊線與自動(dòng)全站儀連接。所述的目標(biāo)棱鏡設(shè)有三個(gè)，分別固定在箱涵上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I)通過在上海金山鉄路與公路立體交叉實(shí)際工程應(yīng)用表明，在立體交通施工中采用本發(fā)明是方便、準(zhǔn)確和可行的，可在無人值守情況下完成測(cè)量導(dǎo)向，完全能夠取代人エ測(cè)量，充分體現(xiàn)了本發(fā)明的可靠性和優(yōu)越性。2)運(yùn)行穩(wěn)定性好，對(duì)箱涵推進(jìn)姿態(tài)可進(jìn)行快速跟蹤測(cè)量，系統(tǒng)每次測(cè)量3個(gè)特征點(diǎn)的時(shí)間不到一分鐘。3)測(cè)量精度高，在施工中，測(cè)定箱涵的偏差精度達(dá)到毫米級(jí)精度。
4)自動(dòng)化程度高，在系統(tǒng)運(yùn)行的控制軟件中編寫了許多自動(dòng)糾錯(cuò)程序，系統(tǒng)容錯(cuò)性能很好。5)地面控制室中的主控計(jì)算機(jī)與自動(dòng)全站儀實(shí)現(xiàn)無線通訊。6)可視化程度高，通過自動(dòng)測(cè)量得到箱涵姿態(tài)偏差，不僅方便施工人員糾偏，而且其里程信息和偏差可實(shí)時(shí)傳遞到地面控制室，方便掌握施工進(jìn)程。7)可以在惡劣的施工環(huán)境中正常運(yùn)行。


圖I為本發(fā)明的流程圖；圖2為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例本發(fā)明技術(shù)通過集成數(shù)據(jù)采集、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、可視化技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)施エ測(cè)量自動(dòng)化。采用自動(dòng)全站儀3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，無線電臺(tái)2進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，實(shí)時(shí)測(cè)定三個(gè)目標(biāo)棱鏡4的三維坐標(biāo)；根據(jù)三維直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，解算出箱涵首尾的三維坐標(biāo)和姿態(tài)偏差；最后將箱涵姿態(tài)偏差可視化，完成施工測(cè)量自動(dòng)化。如圖I、圖2所示，ー種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟步驟401、新建ー個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，然后執(zhí)行步驟402 ；步驟402、將配置數(shù)據(jù)輸入到已有的數(shù)據(jù)庫文件中，包括初始設(shè)定的三個(gè)目標(biāo)棱鏡4與箱涵首尾的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟403步驟403、設(shè)置自動(dòng)全站儀3的連接參數(shù)與測(cè)量參數(shù)設(shè)置，然后執(zhí)行步驟404 ；步驟404、判斷測(cè)量計(jì)算機(jī)I與自動(dòng)全站儀3連接是否成功，若為是，執(zhí)行步驟405 ;若為否，則返回步驟403，重新對(duì)自動(dòng)全站儀3的設(shè)置；步驟405、測(cè)量計(jì)算機(jī)I對(duì)自動(dòng)全站儀3進(jìn)行設(shè)站定位，然后執(zhí)行步驟406 ；步驟406、測(cè)量計(jì)算機(jī)I利用自動(dòng)全站儀3依次測(cè)量三個(gè)目標(biāo)棱鏡4，并采集三個(gè)棱鏡4的空間方位角度信息，然后執(zhí)行步驟407 ；步驟407、自動(dòng)全站儀3根據(jù)設(shè)定的測(cè)量間隔自動(dòng)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡4進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量計(jì)算機(jī)1，并執(zhí)行步驟408 ；步驟408、測(cè)量計(jì)算機(jī)I判斷三個(gè)目標(biāo)棱鏡4是否全都測(cè)到，若為否，執(zhí)行步驟9)；若為是，執(zhí)行步驟410;步驟409、測(cè)量計(jì)算機(jī)I判斷單個(gè)目標(biāo)棱鏡4是否超時(shí)，若為否，返回步驟8);若為是，返回步驟407 ；步驟410、測(cè)量計(jì)算機(jī)I對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡4的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出箱涵姿態(tài)偏差，顯示在顯示器界面上，并執(zhí)行步驟411 ；步驟411、測(cè)量計(jì)算機(jī)I存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后，返回步驟407。ー種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在干，包括測(cè)量計(jì)算機(jī)I、無線電臺(tái)2、自動(dòng)全站儀3、目標(biāo)棱鏡4，所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)I與無線電臺(tái)2連接，所述的無線電臺(tái)2與自動(dòng)全站儀3連接，所述的自動(dòng)全站儀3與目標(biāo)棱鏡4連接，所述的目標(biāo)棱鏡4安裝在箱涵上。a.自動(dòng)全站儀3，通過RS232串ロ通訊線連接無線電臺(tái)2 ；b. ー對(duì)無線電臺(tái)2，通過RS232串ロ通訊線分別連接自動(dòng)全站儀3和電腦，每個(gè)還需要接通電源持續(xù)供電；c.測(cè)量計(jì)算機(jī)1，通過RS232串ロ通訊線連接無線電臺(tái)2，利用測(cè)量系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制自動(dòng)全站儀3。d.三個(gè)目標(biāo)棱鏡4，需固定在箱涵上，不允許在箱涵頂推過程中位置出現(xiàn)相對(duì)移 動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟 1)新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，然后執(zhí)行步驟2)； 2)將配置數(shù)據(jù)輸入到已有的數(shù)據(jù)庫文件中，包括初始設(shè)定的三個(gè)目標(biāo)棱鏡與箱涵首尾的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟3)； 3)設(shè)置自動(dòng)全站儀的連接參數(shù)與測(cè)量參數(shù)設(shè)置，然后執(zhí)行步驟4)； 4)判斷測(cè)量計(jì)算機(jī)與自動(dòng)全站儀連接是否成功，若為是，執(zhí)行步驟5);若為否，則返回步驟3)，重新對(duì)自動(dòng)全站儀的設(shè)置； 5)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)全站儀進(jìn)行設(shè)站定位，然后執(zhí)行步驟6)； 6)測(cè)量計(jì)算機(jī)利用自動(dòng)全站儀依次測(cè)量三個(gè)目標(biāo)棱鏡，并采集三個(gè)棱鏡的空間方位角度信息，然后執(zhí)行步驟7)； 7)自動(dòng)全站儀根據(jù)設(shè)定的測(cè)量間隔自動(dòng)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸給測(cè)量計(jì)算機(jī)，并執(zhí)行步驟8)； 8)測(cè)量計(jì)算機(jī)判斷三個(gè)目標(biāo)棱鏡是否全都測(cè)到，若為否，執(zhí)行步驟9);若為是，執(zhí)行步驟 10)； 9)測(cè)量計(jì)算機(jī)判斷單個(gè)目標(biāo)棱鏡是否超時(shí)，若為否，返回步驟8);若為是，返回步驟7)； 10)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出箱涵姿態(tài)偏差，顯示在顯示器界面上，并執(zhí)行步驟11); 11)測(cè)量計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后，返回步驟7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法，其特征在于，所述的步驟10)測(cè)量計(jì)算機(jī)對(duì)三個(gè)目標(biāo)棱鏡的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并計(jì)算出箱涵姿態(tài)偏差的過程如下 (1)把箱涵看作一個(gè)剛體，在箱涵上設(shè)置三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)，并測(cè)出三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與箱涵前端中心、后端中心的坐標(biāo)，建立其相互間的固定關(guān)系； (2)推導(dǎo)出箱涵上所設(shè)置的三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與箱涵前端中心、后端中心連線軸的關(guān)系模型； (3)通過全站儀自動(dòng)對(duì)箱涵上三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成當(dāng)前箱涵的前端中心、后端中心坐標(biāo)以及俯仰角、滾動(dòng)角； (4)通過將轉(zhuǎn)換結(jié)果與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的比較，實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示出箱涵的姿態(tài)偏差信息。
3.一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，包括測(cè)量計(jì)算機(jī)、無線電臺(tái)、自動(dòng)全站儀、目標(biāo)棱鏡，所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)與無線電臺(tái)連接，所述的無線電臺(tái)與自動(dòng)全站儀連接，所述的自動(dòng)全站儀與目標(biāo)棱鏡連接，所述的目標(biāo)棱鏡安裝在箱涵上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)通過RS232串口通訊線與無線電臺(tái)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述的無線電臺(tái)通過RS232串口通訊線與自動(dòng)全站儀連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種箱涵頂進(jìn)置換管幕項(xiàng)推過程自動(dòng)測(cè)量裝置，其特征在于，所述的目標(biāo)棱鏡設(shè)有三個(gè)，分別固定在箱涵上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種箱涵頂進(jìn)置換管幕頂推過程自動(dòng)測(cè)量方法及裝置，其中方法包括1)新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，然后執(zhí)行步驟2)；2)將配置數(shù)據(jù)輸入到已有的數(shù)據(jù)庫文件中，包括初始設(shè)定的三個(gè)目標(biāo)棱鏡與箱涵首尾的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行步驟3)等步驟；其中裝置包括測(cè)量計(jì)算機(jī)、無線電臺(tái)、自動(dòng)全站儀、目標(biāo)棱鏡，所述的測(cè)量計(jì)算機(jī)與無線電臺(tái)連接，所述的無線電臺(tái)與自動(dòng)全站儀連接，所述的自動(dòng)全站儀與目標(biāo)棱鏡連接，所述的目標(biāo)棱鏡安裝在箱涵上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有運(yùn)行穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高、自動(dòng)化和可視化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102677707SQ20111005655
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者宋蘊(yùn)璞, 張鵬, 李懷鋒, 潘國榮 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)