基于無衍射光的盾構(gòu)位姿測量系統(tǒng)的理論與技術(shù)研究.pdf

1、盾構(gòu)是用于地下隧道施工的大型設(shè)備，為保證盾構(gòu)施工質(zhì)量，使盾構(gòu)按隧道設(shè)計軸線掘進，盾構(gòu)位姿的精確測量是十分重要的。目前國外先進的導(dǎo)向系統(tǒng)普遍采用激光測量盾構(gòu)的位姿，為實現(xiàn)盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)的國產(chǎn)化，需研制有自主知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)位姿測量系統(tǒng)。本文在深入研究盾構(gòu)位姿測量技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合無衍射光中心光斑小、定中精度高的特點，提出了基于無衍射光技術(shù)的盾構(gòu)位姿測量方法。
　　論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新如下：
　　研制了基于無衍射光的盾構(gòu)位姿測量

2、系統(tǒng)，設(shè)計了盾構(gòu)位姿測量系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——無衍射光電子標(biāo)靶，該標(biāo)靶在測角量程范圍內(nèi)均能產(chǎn)生高質(zhì)量的無衍射光斑。
　　針對無衍射光斑的環(huán)柵狀特點，提出了理想環(huán)匹配算法，用于檢測無衍射光斑的整體中心，解決了無衍射光斑定中心的難題。分別利用實際采集的無衍射光斑及在模擬光斑中添加各種噪聲，驗證了理想環(huán)匹配算法的精度。實驗表明理想環(huán)匹配算法精度達到亞像素級，抗干擾能力強。
　　針對無衍射光電子標(biāo)靶的光學(xué)系統(tǒng)難以精確確定光學(xué)中心的問題

3、，提出了直接映射標(biāo)定方法對無衍射光電子標(biāo)靶進行二維標(biāo)定，直接將標(biāo)靶中CCD上的光斑中心位置與全站儀激光的入射角度值聯(lián)系起來，建立了一一對應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)庫；研究了由光斑中心位置反算入射光空間方位角的方法，采用基于Delaunay三角剖分的插值方法，分別在直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系下的標(biāo)定數(shù)據(jù)庫中計算了入射光對應(yīng)的空間方位角，并將兩種坐標(biāo)系下的插值精度進行了對比分析，實驗表明極坐標(biāo)系下插值得到的空間方位角精度更高。
　　分析了測量過程中全站儀