雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在地鐵和隧道等地下盾構(gòu)施工過程中，雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)可以解決小半徑轉(zhuǎn)彎隧道，巖石強(qiáng)度高，巖石性質(zhì)復(fù)雜等問題，在硬巖等隧道掘進(jìn)中成為首要的選擇。目前，雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)前盾體位置實(shí)時(shí)測(cè)量是盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)向急需解決的難點(diǎn)問題，特別是前盾體盾首中心的實(shí)時(shí)精確定位。本文針對(duì)這一需求，設(shè)計(jì)了激光標(biāo)靶和單目視覺相結(jié)合的組合測(cè)量系統(tǒng)，配合全站儀等構(gòu)成雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)測(cè)量原理和標(biāo)定方法，最后搭建了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)精度，結(jié)果表明，在

2、35m×3m×2m測(cè)量空間范圍內(nèi)，構(gòu)建的導(dǎo)向系統(tǒng)測(cè)量精度優(yōu)于8mm，能夠滿足雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向過程中位姿精密測(cè)量的需求。本文主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:
　　1.分析了盾構(gòu)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用于雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量時(shí)不足，結(jié)合單目視覺在相對(duì)位姿測(cè)量領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了單目視覺和激光標(biāo)靶相結(jié)合的雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向系統(tǒng)。
　　2.根據(jù)導(dǎo)向系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，完成光學(xué)特征點(diǎn)選型及空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；贏RM-Linux

3、嵌入式平臺(tái)，設(shè)計(jì)了集圖像采集和處理、位姿解算以及數(shù)據(jù)通信一體的智能視覺傳感器。智能視覺傳感器選用連通域標(biāo)記特征光斑，利用平方加權(quán)質(zhì)心法精確提取光學(xué)特征點(diǎn)光斑中心，通過設(shè)計(jì)的空間分布模型，實(shí)現(xiàn)光學(xué)特征點(diǎn)匹配，采用非線性迭代法和線性法相結(jié)合求解前盾與后盾之間最佳相對(duì)位姿估計(jì)。分析了基于激光標(biāo)靶的后盾體位姿測(cè)量方法。構(gòu)建了導(dǎo)向系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)雙護(hù)盾硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)前盾盾首中心的空間定位。
　　3.搭建立體控制場(chǎng)完成智能視覺傳感器相