盾构自动导向测量目标靶及测量系统的制作方法
【专利摘要】一种盾构自动导向测量目标靶及系统，所述目标靶是于盾构机内部设有一个能够沿一条固定直线坐标移动的目标棱镜，该直线坐标与盾构机轴线的空间关系为已知，该目标棱镜能够于该直线上任何位置停留。所述系统包括该目标靶及设于盾构机后方的具有自动识别功能的全站仪。本发明是使目标棱镜在沿直线轨道运动，并先后停留在不同的位置，由全站仪观测各不同位置上棱镜，得到多个不同停留点的空间位置信息，同时借助双轴倾斜仪INCL将滚动角和俯仰角测出，并回传至系统。本发明的能够适用于各类条件的隧道盾构施工，且能较大限度的减少甚至消除全站仪测角误差对测量结果精度的影响，具有自我校验和修正能力。
【专利说明】盾构自动导向测量目标朝及测量系统
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种盾构掘进实时导向测量系统，以及该系统所使用的测量目标靶。【背景技术】
[0003]盾构掘进技术是地下暗挖隧道的一种工程技术，而确定盾构机在掘进施工中的状态是工程技术的关键。盾构导向测量系统利用先进的测量、传感和计算机技术，实时检测盾构机所在的位置、状态和趋势信息，并随时与设计隧道轴线进行比较，以直观的方式向盾构机操作人员提供信息，以便及时进行纠偏处理。目前，公知的盾构导向测量系统所采用的目标靶包括:可控开关的双棱镜、三棱镜系统(其下简称多棱镜系统)，也有采用固定单棱镜加指示激光测向模式。不同的目标测量靶所能提供的测量结果的种类不尽相同，其对应的处理方法也不同，最终，系统要对结果进行空间位置变换计算，从而得出盾构掘进设备的实际状态。通过对不同测量结果的处理，系统要计算出两种必要参数，其一是盾构机的轴线方位角，其二是盾构位置距离信息。
[0004]现有采用单棱镜加指示激光模式的导向系统需要兼具可发射指示激光的全站仪，而激光处理模块也往往过于复杂，现场人员无法对其结果进行有效的控制，后期的保养维护困难，无端地增加系统成本和出错的概率。
[0005]多棱镜法是将两个以上的目标棱镜安置在盾构机内，各棱镜与机器的空间关系已知，当全站仪完成所有目标棱镜的测量后，即可计算得出盾构机的三维位置。一般来说，多棱镜间的间距越大，系统的精度越高，反之越低。如采用此方法，全站仪要不断地在该多个目标棱镜间切换角度以完成测量，由此会加速全站仪轴系的磨损，影响仪器寿命，由于要对每个目标棱镜进进行测量，整体所需时间较长；采用多棱镜法往往受限于工况现场安装位置的狭小，很难实现标准化的安装；当盾构机在小半径的转弯施工时，全站仪往往无法观测到全部的目标棱镜，从而无法完成测量。
[0006]发明人为了解决现有导向测量系统的问题，而研究了一种自动导向测量目标靶及测量系统。
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一是提供一种盾构自动导向测量目标靶，该测量目标靶不仅构造简单，且组装结构紧凑，安装方便。
[0008]本发明目的之二是提供一种盾构自动导向测量目标靶，只使用一个棱镜，且无需配备带指示激光的全站仪，使盾构导向系统造价和维护成本较低。
[0009]本发明目的之三是提供一种盾构自动导向测量目标靶，可以适用于各种不同的工况环境，尤其是隧道半径狭小的工况环境，可使全站仪能够于同一测站连续观测多次，更无需频繁移动全站仪的位置或反复做切换方向的机械转动，延长全站仪使用寿命。[0010]本发明更提供一种盾构自动导向测量系统，其包含了上述测量目标靶，使该自动导向测量系统相对于现有于盾构机内纵向设置的两个目标棱镜的测量系统，具有更精密的测角功能、可消除测角误差对测量结果精度的影响，且具有自我校验能力。
[0011 ] 本发明为了实现上述目的，该目标靶包括于盾构机内部设有一个能够沿一个直线坐标移动的目标棱镜，该直线坐标与盾构机的轴线空间关系为已知，该目标棱镜能够于该直线坐标上的任何位置停留。
[0012]沿直线坐标移动的含义包括:该目标棱镜可受驱动而到达直线坐标上指定位置停留，或者经驱动到达非指定位置，但该棱镜相对于直线坐标的位置可测得或计算得到的两种驱动方式，或者两种方式的综合。
[0013]该目标棱镜受一个驱动模块驱动，该驱动模块包括由丝杠、滑块、导轨、步进电机组成，该丝杠上设有滑块，滑块至少一端滑设于一直线导轨，该目标棱镜设于该滑块上，该丝杠与一个步进电机连接，由步进电机驱动丝杠旋转，使滑块于直线导轨上滑移。
[0014]于该直线导轨的两端更分别设有限位开关(SI)和(S2)，限位开关与步进电机的控制电路连接，当滑块于直线导轨滑动而触碰到两端的限位开关(SI)或(S2)时，使步进电机驱动停止。
[0015]所述目标靶的直线导轨的安装方向为可调，较佳是将所述目标靶的直线导轨以纵向方向设置于盾构机内部，且直线导轨的安装方向与盾构机的轴线相平行。
另包含一个靶箱，所述直线导轨、丝杠、滑块、棱镜、步进电机、限位开关密封于该靶箱内，该靶箱后端有玻璃窗口。
[0016]另一种设计包含一个唇形壳体，所述直线导轨、丝杠、滑块、限位开关设置于该唇形壳体内，该棱镜裸露于该唇形壳体外。
[0017]一种自动测量系统，包括前述自动测量目标靶，以及设于盾构机后方的具有自动识别功能的全站仪。
[0018]所述系统还包括一个双轴倾斜仪，该双轴倾斜仪设于盾构机内，并与该目标靶组装于在一起，或单独设置于安装基座上。
[0019]所述测量系统还包括一个系统处理器，该系统处理器与一微控制模块及全站仪连接，该微控制模块分别与该目标靶的驱动模块、一个位置测量模块、该双轴倾斜仪相连，该目标靶与该位置测量模块相连接；该系统处理器发指令给该微控制模块，使该微控制模块控制该驱动模块工作，以驱动该目标棱镜沿该直线坐标移动，并能够于直线坐标的任何位置停止；当该目标棱镜相对该直线坐标停止时，该微控制模块控制该位置测量模块测出该目标棱镜相对于该直线坐标的位置，并将测量结果通过微控制模块回传给系统处理器；同时该系统处理器控制全站仪对该相对直线坐标停止的目标棱镜进行观测并将观测结果传至系统处理器，以及该微控制模块控制该双轴倾斜仪测出盾构机轴线的滚动角和俯仰角并将结果回传至该系统处理器，从而得到一组测量结果；系统处理器借助至少两组测量结果计算出盾构机的状态信息。
[0020]具体说明如下:当系统处理器发指令给微控制模块，微控制模块使该驱动模块驱动目标棱镜到达直线坐标的第一位置停止，该第一位置在直线坐标上的对应坐标信息由位置测量模块测出并反馈给系统处理器，此时系统处理器控制全站仪(TCA)对已处于第一位置的目标棱镜进行测观测，得到第一位置棱镜的空间位置信息并回传给系统处理器，双轴倾斜仪(INCL)将此时滚动角和俯仰角测出，并经控制模块(MCU)回传系统处理器；该系统处理器再次发指令给该微控制模块使目标棱镜在沿直线坐标移动到第二位置，再次由位置测量模块测出直线坐标第二位置的坐标信息，此时系统处理器控制全站仪(TCA)对已处于第二位置的目标棱镜进行测观测，得到第二位置棱镜的空间位置信息并回传给系统处理器，双轴倾斜仪(INCL)再次将此时滚动角和俯仰角测出，并经控制模块(MCU)回传系统处理器；系统处理器获得至少两个位置的测量结果后，根据空间坐标变换计算和更新盾构机的状态信息。
[0021]该系统处理器可为一个可编程逻辑处理器PLC或控制电脑IPC。
[0022]上述过被反复地重复，系统可以得到一系列的位置信息，这些位置信息经数学处理，可以得到精确的盾构机空间状态。随着盾构的掘进，定位信息也会不断地刷新，从而完成对盾构机的实时监控。
[0023]本发明的自动测量目标靶具有结构简单，制造和维护成本低，使具有该目标靶的自动导向测量系统相对于现有于盾构机内纵向设置的两个目标棱镜的测量系统，具有更精密的测角功能、可消除测角误差对测量结果精度的影响，且具有自我校验能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明自动导向测量目标祀示意图。
[0025]图2为图1的0-0剖视图。
[0026]图3A-图3C为本发明自动导向测量目标祀整体组装结构示意图。
[0027]图4A-4C为本发明自动导向测量目标靶于盾构机内安装方位示意图。
[0028]图5为本发明自动导向测量系统的工作原理图。
[0029]图6为本发明自动导向测量系统的分布图。
[0030]图7为本发明自动导向测量目标靶较佳安装方式的计算原理图。
【具体实施方式】
[0031 ] 以下结合实施例和附图对本发明进行一步说明。
[0032]本发明自动测量目标靶I包括一个能够沿直线坐标移动的目标棱镜11，该直线坐标与盾构机轴线90的空间关系为已知，该目标棱镜11能够于该直线坐标上的任何位置停留。该目标棱镜11的驱动方式包括两种，一种为受驱动而达到指定位置停留，另一种为经驱动达到非指定位置，但该目标棱镜相对于直线坐标的位置可测得或计算得到，或者综合上述两种驱动方式。
[0033]欲驱动目标棱镜沿一条固定直线坐标移动，并能在直线坐标上按指定的位置停留，本领域具通常知识者可采用现有的其他手段实现，然而本发明更提供了一种优选驱动方案，本优选驱动方案即综合了上述两种驱动方式。如图1、2所示，本发明自动测量目标靶I包括:于两条直线导轨101之间设有一个丝杠21，在丝杠21上设有一个能够滑动滑块22，棱镜11设于滑块22上，丝杠21受一个步进电机23驱动而旋转，使滑块22能够于丝杠21上按照设定方式移动，丝杠21的旋转动力和角度受控于精密控制的步进电机23。此外，还于导轨101两端设有限位开关S1/S2，限位开关S1/S2与步进电机23的控制脉冲电路连接，正常情况下，只需要通过控制通过步进电机23的脉冲的数量即能实现棱镜11在导轨101上移动的距离，并于设定位置达到停止，但如果存在误差，滑块22若没有按照设定位置停止，则滑块22必然会触发限位开关SI或S2，使步进电机23的驱动被停止，据此可以保护步进电机23及其驱动电路；限位开关S1/S2与步进电机23的控制脉冲共同实现对棱镜11位移的闭环控制，从而用来检查，校正棱镜11的定位参数和可靠性。
[0034]本发明测量目标靶I的驱动模块2由丝杠21、丝杠21上的滑块22及与丝杠21连接的步进电机23所组成，还可配合限位开关S1/S2，该驱动模块的优点包括:(I)、在负载范围内，步进电机23的转动角度只与脉冲的数量有关，与供电电压，电流和其它外界影响无关，且失步误差不累积；(2)、可通过计算脉冲的数量获得棱镜11移动的距离，而实现如图5的系统原理图中位置测量模块5的功能(可无需另单独设置位置测量模块)。(3)可以实现滑块22的精确定位:如果需要滑块22在某一个位置停止，只需要发送相应数量的脉冲即可，以常用的1.8°步进角电机为例，在4细分(“细分”为步进电机常用的驱动优化方法，用来提高精度，降低噪音，常用的用4、8、16、32等细分等级)的条件下，需要
{360\
45IliJ = 800个周期脉冲可以实现电机转动一周；如果丝杠21的导程，即丝杠21的螺纹
间距为4毫米，那么，一个脉冲的控制精度理论可达5微米，所以其直线定位精度已经远高于工程定位测量所需。(4)、在停止驱动模式下，步进电机23的静磁矩会锁住转子，可以避免由于机械震动而造成细微误差，该特征尤适用于定位测量模式。
[0035]本发明自动测量目标靶I可另包括一个靶箱16，借助靶箱16将目标靶I的各组件保护起来，以便于目标靶I整体的安装和移动。于图3A所示，直线导轨101、丝杠21、滑块22、棱镜11、步进电机23、限位开关S1/S2密封于一个长方体的靶箱16内，该靶箱16后端设为玻璃窗口，供设于盾构机后方的全站仪透过玻璃窗口观测到祀箱内部的棱镜11。亦或如图3B所示，将直线导轨101、丝杠21、滑块22、步进电机23、限位开关S1/S2设于一个唇形壳体17内，而将棱镜11穿过开槽而裸露于壳体外部。在此情况下，棱镜11可向上突出，也可倒挂，目标棱镜11裸露可以最大限度地利用测量空间，适用于小曲线的隧道施工，见图3B-图3C所示。
[0036]本发明自动测量目标靶I于实际安装在盾构机9内，作测量导向工作时，其直线导轨101的安装方向可依需要进行调整，但一旦调整好，就要保持整个直线导轨101相对于盾构机轴线90的位置关系固定(即为已知)。如图4A所示，当本发明自动测量系统用于盾构机在较大半径，较大曲率的转弯隧道内施工时，可使直线导轨101相对于盾构机的轴线90具有较大的角度，甚至处于盾构机9的横向面上，则棱镜11在沿丝杠21滑动时使棱镜11在盾构机9的横向上变换位置，可形成至少三个停留位置，并借助系统的全站仪依次观测这三个停留位置的棱镜11，对第一个位置的棱镜11的观测可获得位置距离信息，对第二、三位置的棱镜11观测可以获得盾构机的轴线方位角信息。
[0037]另如图4B所示，当本发明自动测量系统用于盾构机在小半径的隧道施工时，全站仪的通视区域较窄，则可使直线导轨101相对于盾构机的轴线90趋近于平行，使直线导轨101上的棱镜11作相对于盾构机纵向移动，能够形成连续的停留位置，借助全站仪观测纵向上至少两个停留位置的棱镜，配合双轴倾斜仪而进行导向定位。
[0038]由于本发明的目标靶I上的目标棱镜11可以在直线轨道101上形成连续性的数个停留位置，因此由观测数个停留位置的目标棱镜11，就可以计算出盾构机的俯仰角，且能够随着选取的停留位置数量增加，使计算出的俯仰角不断地趋于精准，因此只需要另外布置一个垂直于盾构机轴线的单轴角度传感器即可。但考虑到安装方便，和两模块校正，一般都使用双轴测角传感器，同时测俯仰角和滚角。
[0039]本发明测量目标靶I相对于盾构机轴线90的空间位置不限于上述两种，还可如图4C所示，目标靶的直线导轨R既不垂直于轴线，也不平行于轴线，而介于两者之间。但无论为哪种安装方式，本发明的测量系统一旦开始工作，其目标靶I的直线导轨101相对于盾构机轴线90的位置关系为确定值(工作初始预存入系统内部的初始值，用于盾构机轴线位置的换算)。
[0040]结合图1、图5、图6所示，为本发明测量系统100的除包含上述目标靶I之外，还于盾构机内设有一个双轴倾斜仪(INCL) 4，位置测量模块5和控制模块(MCU) 6。
[0041]测量系统100具有中心处理器(IPC) 110，由该处理器110发指令给控制模块(MCU) 6，控制模块(MCU) 6通过控制驱动模块2工作，使棱镜11沿直线轨道101运动，并在某一位置停止；该棱镜在轨道101上移动的距离由位置测量模块5测量(如前文所示，通过步进电机23的脉冲数量计算棱镜11相对滑轨101移动的位置，因此可无需专门设置该位置测量模块5)出来并返给(MCU) 6回传给系统处理器(IPC) 110。然后，系统处理器(IPC)110可以控制测量全站仪(TCA)8对已经就位的棱镜11进行观测，得到第一个停留点的空间位置信息，同时盾构机的滚动角和仰俯角由双轴倾斜仪(INCL) 4测出，并经(MCU) 6回传系统处理器110。该过程完成后，系统处理器110使棱镜11滑动到下一个位置停止，系统处理器110控制全站仪(TCA) 8对再次就位的棱镜11进行测量，得到第二个停留点的空间位置信息，同时再次读取倾斜仪(INCL)5的滚动角与仰俯角。在两次测量后，系统处理器110就可以对盾构机进行空间定位。实际运行中，上述过被反复地重复，系统处理器110可以得到一系列的位置信息，由于这些位置均发生在一条固定的直线导轨101上，且该直线导轨101与盾构机的轴线90关系已知，通过对这些数据的数学处理，系统可以得到一个精确稳定的方位角。随着盾构的掘进，定位信息也会不断地刷新，从而完成对盾构机的实时定位。图6为本发明的自动导向测量系统的布置示意图。实现应用中，现场测量人员需提供全站仪8和后视棱镜80的施工坐标，全站仪8受系统处理器110控制，在参考测量后视棱镜80后，就可以测量出目标棱镜11在施工坐标系中的坐标。本发明中测量目标靶I固定安装于盾构机，并随着盾构机运动，而全站仪8与后视棱镜80固定于隧道壁上，不随盾构机运动。在系统处理器110的控制下，全站仪8即可完成对测量目标靶的跟踪测量工作，实时将观测数据回传至系统处理器，由系统处理器110通过坐标变换得到盾构机的位置状态，并与系统预先存储的DTA进行比较，以声音或图像等非常直观的方式向盾构机操作者提供信息和指导。该系统处理器(SYS)为一个可编程逻辑处理器PLC或控制电脑IPC。
[0042]图6所示，主要为本发明系统的各部分在工作时的位置分布示意图。其中测量目标靶I于其靶箱内部整合了双轴倾斜仪(INCL)、微控制模块(MCU)、位置测量模块5 (可选模块)。
[0043]通过本发明的目标测量靶I和测量系统100，其导向测量的过程如下:
测量用的棱镜11安装在滑块22上，本发明的系统首次运行时，系统处理器110发出移动指令给测量靶I的控制模块(MCU)6，令其初始化，微控制模块MCU驱动步进电机23朝某一方向旋转，带动丝杠21旋转，滑块22开始沿丝杠21滑动，直到发近点限位开关SI，因为该点为靠近全站仪方向，最易测量。触发开关Si后，步进电机的驱动停止，并反馈就位信号给系统处理器110，同时双轴倾斜仪INCL将此时的滚动角与仰俯角反馈给系统处理器110。系统处理器110收到反馈信号后，向全站仪8发出测量指令(目标靶I的安装状态为系统初始设置信息)，全站仪8对该点的棱镜11进行观测，完成后反馈测量结果结至系统处理器110，得到Pl的位置信息。至此，重复上述过程，实现棱镜11沿导轨101由位置Pl到P2位置的移动，移动的距离通过设定步进电机的脉冲数量来精确控制。P2位置就位后，再次反馈就位信号和滚动角与仰俯角给系统处理器110，系统处理器110再次命令全站仪8对第二个位置的棱镜11进行测量，完成后反馈测量结果给系统处理器110，得到P2的位置信息。两次测量以后，系统处理器110就可以获得必要的参数，从而计算出盾构机的状态。
[0044]正常运行时，目标靶上棱镜11会不停在直线轨道上变换位置，因而系统处理110会连续的得到不同的测量结果(相对直线轨道的位置)，PI, P2，P3，P4，".Ρη，以数学优化函数对这些位置信息进行处理，以求得到更为精确稳定的结果，即某一时刻的水平
角=，η最大为滑动全程所停止的次数，如果参数的个数达到最大后，
即滑块22可触发另一端的限位开关S2，再继续运行，较早的参数Pl将会舍去，即Pl =ρ2，ρ2=ρ3，…Ρη=Ρη+1，以实现对计算参数更新。因而，当棱镜11于每个点停留时间极短，系统处理器110不断地进行测量命令、接收、计算测量结果，则盾构机于掘进过程中，本发明的测量系统能够非常精确地实时反映盾构机真实的掘进状态。
[0045]对于当某一停止点的测量结果Pn完成时，系统处理器110计算出其对应的水平角aCll ,并由双轴倾斜仪所测出滚动角ifeiLs与仰俯角，通过坐标系变换实现对盾构机的定位。
[0046]坐标变换的过程大致如下，首先根据滚动角与仰俯角旋转机器坐标系，即机器坐标系中各点绕X轴与Y轴进行旋转，这里的各点包括目标棱镜的观测点和机器上需要定位 的点，如刀盘中心原点O ;然后根据水平角(^_及,进行绕Z轴的旋转，在X，Y，Z三轴旋转完
成后，最新测量点Pn的机器坐标变成了 Pn'，然后根据Pn'与实测施工坐标的关系平移机器坐标系中各点至实测施工坐标系，即可得到机器坐标系中各点，如刀盘中心原点0，盾尾，等在实测施工坐标系中的坐标。
[0047]得到盾构机的各点空间坐标后，把盾构机的空间位置与隧道设计中线DTA进行对t匕，便可以得到盾构机导向结果，即，前后的水平与高程的偏差，偏角，里程等导向参数。
[0048]结合图7所示，其为本发明目标靶I于盾构机内部最佳的安装方式，即使目标靶的直线导轨101与盾构机的轴线90相平行。在平行的情况下，坐标系的变换关系最为简单。如果以盾构刀盘的中心原点O为机器坐标系的原点，三坐标轴的方向如图中所示(以轴线90的延伸线为Y轴)，在该机器坐标系中，测量棱镜11在直线导轨两端的限位开关SI，S2的位置处，可准确知道测量棱镜11在该机器坐标系中的坐标(XI，yl, Zl), (x2, y2, z2),由于S1，S2之间近似直线，当测量棱镜11滑至Sn处时，滑动距离可以通过位置测量模块5测到为In,根据该距离In就可计算出Sn处的准确机器坐标(xn, yn, zn),而该坐标(xn, yn, zn)即用作盾构机定位计算中的坐标系平移参数。
[0049]有关盾构机空间状态信息的具体算法和计算步骤，本领域技术人员根据上述说明已可知如何完成，因此不再详举实例予以说明。[0050]上述目标靶的安装，如果棱镜裸露于靶箱16的外部可以在纵向坡度方向微调，让靠近直线轨道101在全站仪的一端略低，这样可以最大限度的利用测量空间，不至于测量目标靶自身的结构遮挡棱镜11而无法观测。
[0051]由于本发明目标靶I可以连续移动，因此系统可以连续获得多个计算参数，利用这些连续的计算参数，采用数学优化方法计算出更为准确，稳定的方位角，随着盾构机的掘进，一些较早的测量结果将会被舍去。最终反映到导向系统的结果会更稳定，准确。
[0052]本发明导向测量系统，运用的沿一固定直线滑动的棱镜为目标靶，使本发明导向测量系统100具有如下的优点:
(I)、由于目标棱镜11沿导轨101滑动的直线度较高，所以对不同位置棱镜11的测量结果可用来计算仰俯角的变化，即Pitch ^ (HO-Hn) /Length (PO, Pn),该数个连续的计算结果可以修正或验证双轴倾斜仪测得的仰俯角数据，可消除全站仪测角误差对测量结果精度的影响。
[0053](2)、测量靶中，限位装置SI和S2之间的距离L (S1，S2)与滑块22滑动完全程步进电机23的转数N (脉冲数)、滑块静止时全站仪对在两个位置的棱镜11的测量所计算出两点之间的距离Length (PO，Pn)，三者互为验算关系、即L (S1，S2)~N~Length (PO, Pn),所以本发明导向系统可以利用上述三者的信息实现监视测量靶I的工作状态或步进电机脉冲控制的修正。
[0054]当直线导轨101纵向设置于盾构机内部时，由于导轨101的直线方向与全站仪8的视线方向基本平行，目标棱镜11基本是沿着全站仪(TCA) 8的视线运动，所以全站仪(TCA)S不需要旋转一个角度去搜索目标，这样就避免无谓的机械损耗，同时也加快测量速度，且适用于盾构机在小半径，小曲率的隧道施工时的导向测量。
[0055] 本发明导向测量系统，具有结构和工作原理简单，制造维护成本低，测量精确等优点。
【权利要求】
1.一种盾构自动导向测量目标靶，应用于盾构机，其特征在于，该目标靶包括一个能够沿一直线坐标移动的目标棱镜，该直线坐标与盾构机轴线的空间关系为已知，该目标棱镜能够于该直线坐标上的任何位置停留。
2.如权利要求1所述的测量目标靶，其特征在于:该目标棱镜受一个驱动模块驱动，该驱动模块包括由丝杠、滑块、步进电机组成，该丝杠上设有滑块，滑块至少一端滑设于一直线导轨，该目标棱镜设于该滑块上，该丝杠与一个步进电机连接，由步进电机驱动丝杠旋转，使滑块于直线导轨上滑移。
3.如权利要求2所述的测量目标靶，其特征在于:于该直线导轨的两端更分别设有限位开关(SI)和(S2)，限位开关与步进电机的控制电路连接，滑块于直线导轨滑动而触碰到两端的限位开关(SI)或(S2)时，步进电机停止驱动。
4.如权利要求2所述的测量目标靶，其特征在于:所述目标靶的直线导轨的安装方向与盾构机的轴线平行。
5.如权利要求3所述的测量目标靶，其特征在于:另包含一个靶箱，所述直线导轨、丝杠、滑块、棱镜、步进电机、限位开关被密封于该靶箱内，该靶箱后端设有玻璃窗口。
6.如权利要求3所述的测量目标靶，其特征在于:另包含一个唇形壳体，所述直线导轨、丝杠、滑块、限位开关设置于该唇形壳体内，该棱镜裸露于该唇形壳体外。
7.一种盾构自动导向测量系统，包括如权利要求1-6所述的测量目标靶，以及设于盾构机后方的具有自动识别功能的全站仪。
8.如权利要求7所述的测量系统，其特征在于:所述系统还包括一个双轴倾斜仪，该双轴倾斜仪设于盾构机内，并与该目标靶组装于在一起，或单独设置于一个安装基座上。
9.如权利要求8所述的测量系统，其特征在于:所述测量系统还包括一个系统处理器，该系统处理器与一微控制模块及全站仪连接，该微控制模块分别与该目标靶的驱动模块、一个位置测量模块、该双轴倾斜仪相连，该目标靶与该位置测量模块相连接；该系统处理器发指令给该微控制模块，使该微控制模块控制该驱动模块工作，以驱动该目标棱镜沿该直线坐标移动，并能够于该直线坐标的至少两个位置停止；当该目标棱镜相对该直线坐标停止时，该停止位置的坐标信息由该微控制模块控制该位置测量模块测出并将测量结果通过微控制模块回传给系统处理器；同时该系统处理器控制全站仪对该相对直线坐标停止的目标棱镜进行观测并将观测结果传至系统处理器，以及该微控制模块控制该双轴倾斜仪测出盾构机轴线的滚动角和俯仰角并将结果回传至该系统处理器。
10.如权利要求9所述的测量系统，其特征在于:该系统处理器为一个可编程逻辑处理器PLC或控制电脑。
【文档编号】G01B21/00GK103471569SQ201210186861
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月7日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】江玉生, 褚立孔, 杨志勇, 赵晨光, 江华 申请人:北京申江工程技术咨询有限公司, 中国矿业大学(北京)