技術領域

本發明涉及工程機械領域，特別涉及一種隧道預切槽機及其導向系統。

背景技術

隧道預切槽機在隧道施工過程中獲取隧道預切槽機的機身姿態，根據隧道設計方案在隧道中進行姿態調整對于隧道施工非常重要。隧道預切槽機一般都包括行走裝置、安裝在行走裝置上的機身、安裝在機身上用于工作時支撐機身的支腿裝置、鉸接在機身上設置有轉軸的刀架裝置、以及安裝在刀架裝置上的刀具裝置。加工軸線段為預設的重合于刀架裝置轉軸的一根線段。當刀架裝置繞加工軸線段轉動時，刀具裝置沿隧道頂部切出垂直于加工軸線段的切槽，加工軸線段的位置決定該切槽的位置。開動行走裝置可以調整機身位置使得加工軸線段與隧道設計軸線處于同一個垂直平面內，再開動支撐裝置以調整支撐裝置的高度可以使加工軸線段與隧道設計軸線重合。傳統測量和導向常常是采用經緯儀和水準儀測量、人工讀數、處理分析偏差的方法進行測量，這會導致測量人因誤差大，效率低。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種隧道預切槽機及其導向系統。這種導向系統用于隧道預切槽機可以實現了智能化定位，減少人力勞動，提高工作效率和準確率。

隧道預切槽機包括兩個相對隧道預切槽機的機身固定的公共點和預設的加工軸線段，公共點和加工軸線段的端點在相對于隧道預切槽機的機身固定的第一坐標系中的坐標已知，這種隧道預切槽機還包括以下所述的導向系統。

導向系統包括：測量單元，用于測量公共點的在相對于隧道固定的第二坐標系中的坐標，以及測量隧道預切槽機的機身向在相對機身固定的兩個相互垂直方位的兩個傾斜角度；控制單元，用于根據兩個公共點在第一坐標系和第二坐標系中的坐標、兩個傾斜角度、加工軸線段的端點在第一坐標系中的坐標以及隧道預設線在第二坐標系中的坐標來計算隧道預切槽機的加工軸線段與隧道預設線之間的位置偏差。

在一個具體的實施例中，第一坐標系構造為兩條坐標軸與機身的上下方向垂直的直角坐標系，兩個相互垂直的方位分別與第一坐標系垂直于機身的上下方向垂直的兩條坐標系平行。這樣設置的好處在于可以減少對歐勒角的計算，簡化了計算步驟。

在一個具體的實施例中，系統還包括連接于控制單元的顯示單元，用于顯示位置偏差信息。這樣設置的好處在于隧道預切槽機的操作員可以直觀的看到加工軸線段與隧道預設線之間的位置偏差的程度。

在一個具體的實施例中，測量單元包括設置在各個公共點處的棱鏡、連接于控制單元的并能與棱鏡之間形成光傳輸的全站儀、固定在隧道內的第二坐標系的坐標已知的后視棱鏡，以及連接于控制單元且設置在機身上的雙軸傾斜儀，其中，全站儀用于測量棱鏡在第二坐標系中的坐標并發送到控制單元，雙軸傾斜儀用于測量兩個傾斜角度并發送到控制單元。

在一個具體的實施例中，全站儀包括第一無線通信機構，控制單元包括第二無線通信機構，全站儀與控制單元通過第一無線通信機構與第二無線通信機構相連。設置第一無線通信機構與第二無線通信機構，避免使用通信電纜進行長距離通信，避免通信電纜牽絆隧道預切槽機以及其他運輸設備。

在一個具體的實施例中，兩個棱鏡設置成在機身前后方向的投影距離在1000mm以上或/和在機身上下方向的投影距離在500mm以上。這樣設置的好處在于導向系統測得的數據更加精確。

在一個具體的實施例中，全站儀包括自動識別模塊，用于自動識別并跟蹤兩個棱鏡。這樣就可以實現全站儀的自動測量和實時測量。

在一個具體的實施例中，第二坐標系構造成第二直角坐標系，第二直角坐標系的一條坐標軸與豎直方向平行。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中：

圖1為本發明的一種實施方式的棱鏡在隧道預切槽機上的安裝示意圖，

圖2為本發明的一種實施方式的導向系統的連接示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

在本實施例中，控制單元計算隧道預切槽機的機身姿態，第一步為計算相對于機身1固定的第一坐標系與相對于隧道9固定的第二坐標系之間的轉換關系。例如，隧道設計方案以某城市的城市坐標系為依據繪制而成，該城市坐標系則為第二坐標系，隧道設計軸線91為第二坐標系內位置已知的隧道預設線。加工軸線段11在第一坐標系內，欲比較隧道設計軸線91與加工軸線段11的位置關系則需要計算出第一坐標系與第二坐標系的轉換關系。