雙護盾硬巖隧道掘進機導(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，雙護盾硬巖隧道掘進機可以解決小半徑轉(zhuǎn)彎隧道，巖石強度高，巖石性質(zhì)復(fù)雜等問題，在硬巖等隧道掘進中成為首要的選擇。目前，雙護盾硬巖隧道掘進機前盾體位置實時測量是盾構(gòu)機自動導(dǎo)向急需解決的難點問題，特別是前盾體盾首中心的實時精確定位。本文針對這一需求，設(shè)計了激光標靶和單目視覺相結(jié)合的組合測量系統(tǒng)，配合全站儀等構(gòu)成雙護盾硬巖隧道掘進機導(dǎo)向系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)測量原理和標定方法，最后搭建了實驗驗證系統(tǒng)精度，結(jié)果表明，在

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

3、嵌入式平臺，設(shè)計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記特征光斑，利用平方加權(quán)質(zhì)心法精確提取光學特征點光斑中心，通過設(shè)計的空間分布模型，實現(xiàn)光學特征點匹配，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位姿估計。分析了基于激光標靶的后盾體位姿測量方法。構(gòu)建了導(dǎo)向系統(tǒng)的測量數(shù)學模型，實現(xiàn)雙護盾硬巖隧道掘進機前盾盾首中心的空間定位。
　　3.搭建立體控制場完成智能視覺傳感器相