微型顶管机用可嵌入自动导向系统的制作方法

本发明涉及微型顶管机，尤其涉及一种微型顶管机用可嵌入自动导向系统。

背景技术：

1、针对微型顶管机机头姿态自动导向，专利cn202023178648.8中的微型顶管机机头姿态激光测量仪，通过第一弹簧和第二弹簧的设置，使该激光测量仪具备了稳定性高、测量精度高的效果，通过支撑块和倾斜仪的配合设置，在使用的过程中可以实现始终保持该装置水平位置，使激光光源免受外界震动的影响。由于设置有摄像头和光靶，可方便收集激光测量光点位置信息，且摄像头与外部计算机通电连接，以便及时调整顶管机机头的姿态，从而起到了提高测量精度、减少震动对测量精度干扰的作用，达到了结构简单、实用性高的目的。但是，该发明装置占用顶管机内部空间较大，且由于该装置结构需求增添钢结构滑道，破坏了顶管的规则形状，使得顶管机顶进过程中不够稳定，易发生偏移。

2、专利cn202022788102.8虽然通过内置摄像机进行光电捕捉激光靶影像，但是未考虑到顶管机内部结构复杂，内置摄像机镜头极易受到影响，一旦内置摄像机出现故障，该设备即瘫痪，且该装置传输图像对网络信号要求较高，容易收到网络的限制。

3、另外，目前常用的测量方法有：人工测量法、激光测量法、陀螺罗盘法、自动跟踪全站仪测量法等，但是这些测量方法均难以应用于微型顶管机的测量。例如陀螺仪设备目前体积较大，无法安装到机头，全站仪价格昂贵，并且经文献检索尚未发现在微型顶管机的机头上，设置激光测量装置来测量微型顶管机的机头姿态，以及现有技术缺乏对顶管机水平垂直误差、顶进距离、方位进行综合测量的微型顶管机机头姿态自动导向系统。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种微型顶管机用可嵌入自动导向系统，该系统能够实现微型顶管机机头姿态自动控制。

2、为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种微型顶管机用可嵌入自动导向系统，包括：

4、多元测量模块，用于测量微型顶管机的多元参数，并对外输出所述多元参数；

5、控制中枢模块，与所述多元测量模块连接，所述控制中枢模块用于接收所述多元参数，并转发至终端控制模块；

6、所述终端控制模块，与所述控制中枢模块连接，所述终端控制模块用于对所述多元参数进行参数分析，并输出模糊控制指令至所述控制中枢模块，以便所述控制中枢模块根据所述模糊控制指令对微型顶管机机头进行姿态控制。

7、可选的，所述多元参数包括所述微型顶管机的水平垂直偏差参数、顶进距离参数、倾角参数、转动角参数和偏航角参数。

8、可选的，所述多元测量模块包括：

9、激光测量单元，与所述控制中枢模块连接，所述激光测量单元用于测量所述微型顶管机的水平垂直偏差参数；

10、顶进距离测量单元，与所述控制中枢模块连接，所述顶进距离测量单元用于测量所述微型顶管机的顶进距离参数；

11、顶管机倾角测量单元，与所述控制中枢模块连接，所述顶管机倾角测量单元用于测量所述微型顶管机的倾角参数；

12、陀螺定向仪，与所述控制中枢模块连接，所述陀螺定向仪用于测量所述微型顶管机的转动角参数和偏航角参数。

13、可选的，所述激光测量单元包括：

14、激光发射器，与设置在所述微型顶管机机头末端的主动目标靶正对设置，且设置在所述微型顶管机的外部，所述激光发射器用于向所述主动目标靶发射激光信号；

15、激光检测传感器，用于检测所述激光信号，并将所检测到的所述激光信号的位置与目标位置进行比较，以获取所述微型顶管机的水平垂直偏差参数。

16、可选的，所述顶进距离测量单元包括：

17、测量轮，设置在所述微型顶管机所处的工作井的封门位置；

18、顶进距离测量传感器，负载在所述测量轮上，并随所述测量轮转动，所述顶进距离测量传感器用于检测所述微型顶管机的顶进距离参数。

19、可选的，所述顶管机倾角测量单元包括：

20、电子水准仪和铟瓦尺片，所述铟瓦尺片的设置方向与所述电子水准仪所在的水平线方向垂直，所述电子水准仪通过铟瓦尺片的倾斜检测所述微型顶管机的倾角参数。

21、可选的，所述陀螺定向仪包括：两个倾角仪和一个陀螺仪，所述陀螺定向仪通过所述倾角仪和所述陀螺仪对所述微型顶管机的转动角参数和偏航角参数进行测量。

22、可选的，所述微型顶管机内设置有水平平台，所述顶管机倾角测量单元、所述陀螺定向仪和所述控制中枢模块均设置在所述水平平台上。

23、可选的，所述终端控制模块为plc终端控制模块，所述终端控制模块具有自动操作模式和手动操作模式。

24、本发明至少具有以下技术效果：

25、(1)本发明通过多元测量模块及plc终端控制模块的“电机”结合，使得对顶管机的多参数的瞬时调整和自动控制更加的灵敏、精确，并且本发明能够实现对顶管机水平垂直误差、顶进距离、方位等参数进行综合测量，并实现微型顶管机机头姿态自动控制。

26、(2)本发明可推广适用于多种机型顶管机，且所有内部元件都搭载在水平平台上，未来可以进一步优化形成封装模块，进而只需将其安装在顶管机内部，即可实现对顶管机的自动导航控制，并且可避开顶管机内部空间限制。

27、(3)本发明采用陀螺定向仪，不仅体积小，重量轻，低成本，且具有高可靠性、全固态装置、抗大过载冲击等良好优势，避开了外界因素对内部元件的影响。

28、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述多元参数包括所述微型顶管机的水平垂直偏差参数、顶进距离参数、倾角参数、转动角参数和偏航角参数。

3.如权利要求2所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述多元测量模块包括：

4.如权利要求3所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述激光测量单元包括：

5.如权利要求3所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述顶进距离测量单元包括：

6.如权利要求3所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述顶管机倾角测量单元包括：

7.如权利要求3所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述陀螺定向仪包括：两个倾角仪和一个陀螺仪，所述陀螺定向仪通过所述倾角仪和所述陀螺仪对所述微型顶管机的转动角参数和偏航角参数进行测量。

8.如权利要求3所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述微型顶管机内设置有水平平台，所述顶管机倾角测量单元、所述陀螺定向仪和所述控制中枢模块均设置在所述水平平台上。

9.如权利要求1所述的微型顶管机用可嵌入自动导向系统，其特征在于，所述终端控制模块为plc终端控制模块，所述终端控制模块具有自动操作模式和手动操作模式。

技术总结
本发明公开了一种微型顶管机用可嵌入自动导向系统，该系统包括：依次连接的多元测量模块、控制中枢模块和终端控制模块，其中，多元测量模块用于测量微型顶管机的多元参数，并对外输出多元参数；控制中枢模块用于接收多元参数，并转发至终端控制模块；终端控制模块用于对多元参数进行参数分析，并输出模糊控制指令至控制中枢模块，以便控制中枢模块根据模糊控制指令对微型顶管机机头进行姿态控制。本发明能够通过多元参数的调整实现微型顶管机机头姿态自动控制。

技术研发人员：孙东晓,陈德顺,张士民,孙雄,杨勇,马涛,梅晓君,吴成,胡洋,陈钱宝
受保护的技术使用者：中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11