管片真圓度測(cè)量裝置及管片真圓度測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管片(七夕' y y卜)真圓度測(cè)量裝置及管片真圓度測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過(guò)去，作為構(gòu)筑隧道的方法，已知一種通過(guò)在使用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行挖掘隧道的同時(shí)，在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部將管片組裝成環(huán)狀，從而連續(xù)地構(gòu)筑圓形隧道的盾構(gòu)施工方法。在該盾構(gòu)施工方法中，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在一邊掘進(jìn)一邊在隧道內(nèi)將管片組裝成環(huán)狀時(shí)，需要掌握已設(shè)置的管片的組裝誤差(真圓度)和形狀，來(lái)修正下一管片的組裝。因此，過(guò)去，作為掌握已設(shè)置的管片的形狀和真圓度的方法，例如，已提出了如日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)所公開(kāi)那樣的種種方法。
[0003]在日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了一種通過(guò)使用在拼裝機(jī)裝置上設(shè)置的多個(gè)傳感器，測(cè)量直至管片內(nèi)周面的距離，來(lái)對(duì)已設(shè)置管片(管片環(huán))的形狀進(jìn)行掌握的已設(shè)管片形狀的掌握方法。具體而言，該已設(shè)管片形狀的掌握方法，構(gòu)成為基于通過(guò)多個(gè)傳感器測(cè)量出的直至管片內(nèi)周面的距離和傳感器的旋轉(zhuǎn)角度，來(lái)求得管片內(nèi)周面上的多個(gè)位置的坐標(biāo)，同時(shí)基于管片的中心與傳感器的旋轉(zhuǎn)中心(拼裝機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)中心)間的偏心量，將已設(shè)置管片的形狀進(jìn)行橢圓近似，由此掌握已設(shè)管片(管片環(huán))的形狀。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]但是，在日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)所記載的現(xiàn)有的拼裝機(jī)裝置中，認(rèn)為由于配置有把持管片并進(jìn)行組裝的裝置，因此，拼裝機(jī)裝置的重心也并不一定處于旋轉(zhuǎn)中心，拼裝機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心(旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng))的情況較多。在這樣的情況下，如果使用日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)的已設(shè)管片形狀的掌握方法，那么來(lái)自設(shè)置在拼裝機(jī)裝置上的傳感器的距離測(cè)量值中含有由于拼裝機(jī)裝置的旋轉(zhuǎn)中心的偏心而引起的誤差，因此，認(rèn)為即使基于含有該誤差的距離測(cè)量值進(jìn)行用于掌握已設(shè)管片的形狀的運(yùn)算，也難以高精度地掌握已設(shè)管片(管片環(huán))的形狀。因此，認(rèn)為存在如下問(wèn)題:即使在基于通過(guò)日本專(zhuān)利第2820011號(hào)公報(bào)所掌握的已設(shè)置管片形狀來(lái)取得管片的真圓度情況下，也難以高精度地取得已設(shè)置管片(管片環(huán))的真圓度。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題而完成的，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種即使是在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的情況下，也能夠高精度地取得管片環(huán)的真圓度的管片真圓度測(cè)量裝置及管片真圓度測(cè)量方法。
[0010](二)技術(shù)方案
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的管片真圓度測(cè)量裝置具備角度檢測(cè)器、三個(gè)以上的測(cè)距儀及修正裝置，所述角度檢測(cè)器對(duì)旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，所述三個(gè)以上的測(cè)距儀以相互不同角度配置在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上，并測(cè)量直至將管片組裝成環(huán)狀的管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離，所述修正裝置基于通過(guò)角度檢測(cè)器檢測(cè)出的角度和通過(guò)三個(gè)以上的測(cè)距儀測(cè)量出的距離，對(duì)由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移進(jìn)行修正。
[0012]在本發(fā)明的第一方面涉及的管片真圓度測(cè)量裝置中，如上所述，設(shè)置了修正裝置，該修正裝置基于通過(guò)角度檢測(cè)器檢測(cè)出的角度和通過(guò)在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上相互不同角度的位置配置的三個(gè)以上測(cè)距儀測(cè)量出的距離，來(lái)對(duì)由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移進(jìn)行修正，由此，即使在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的情況下，也能夠通過(guò)修正裝置，修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心所引起的位置偏移，減少由于旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的距離測(cè)量值的誤差的影響，因此能夠基于該距離測(cè)量值，高精度地取得管片環(huán)的真圓度。此外，通過(guò)在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上配置測(cè)距儀，能夠?qū)⑵囱b機(jī)旋轉(zhuǎn)部也用作管片環(huán)的距離測(cè)量用途，因此沒(méi)有必要設(shè)置與旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部不同的其他專(zhuān)門(mén)測(cè)量旋轉(zhuǎn)中心沒(méi)有發(fā)生偏心的旋轉(zhuǎn)部。由此，沒(méi)有必要在空間上限制多的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部另外確保用于配置測(cè)量專(zhuān)用的旋轉(zhuǎn)部的專(zhuān)用空間。
[0013]在上述第一方面涉及的管片真圓度測(cè)量裝置中，優(yōu)選地，三個(gè)以上測(cè)距儀在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上以成為等角度間隔或線對(duì)稱(chēng)的方式呈圓周狀配置在不同角度位置上。根據(jù)這樣構(gòu)成，由于能夠?qū)⑷齻€(gè)以上測(cè)距儀平衡良好地相對(duì)于拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心呈圓周狀配置，通過(guò)修正裝置，能夠基于通過(guò)角度檢測(cè)器檢測(cè)出的角度以及通過(guò)平衡良好地呈圓周狀配置的三個(gè)以上測(cè)距儀測(cè)量出的距離，更高精度地修正由于拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移。其結(jié)果為，能夠更高精度地取得管片環(huán)的真圓度。
[0014]在上述第一方面涉及的管片真圓度測(cè)量裝置中，優(yōu)選地，修正裝置構(gòu)成為，基于由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度上的三個(gè)以上的測(cè)距儀所得到的距離測(cè)量值，進(jìn)行平均化，由此修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移。根據(jù)這樣構(gòu)成，僅通過(guò)修正裝置進(jìn)行基于距離測(cè)量值的平均化，不進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算就能夠容易地修正由于在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度(規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度)上的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠容易地高精度地取得管片環(huán)的真圓度。
[0015]在這種情況下，優(yōu)選地，修正裝置構(gòu)成為，通過(guò)在三個(gè)以上測(cè)距儀得到的各個(gè)距離測(cè)量值上分別加上預(yù)先取得的從拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心至各個(gè)測(cè)距儀的安裝位置的安裝距離，求得與從各個(gè)測(cè)距儀相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離并進(jìn)行平均化，從而算出平均距離，由此修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移。根據(jù)這樣構(gòu)成，通過(guò)修正裝置，僅計(jì)算拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度(規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度)上的平均距離，來(lái)修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠容易高精度地求得從規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上的拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離值。其結(jié)果為，能夠更高精度地取得管片環(huán)的真圓度。
[0016]在上述修正裝置計(jì)算出平均距離的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，修正裝置的構(gòu)成為，通過(guò)在每個(gè)拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算平均距離，從而在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，進(jìn)而，將在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算出的多個(gè)平均距離轉(zhuǎn)換成多個(gè)XY坐標(biāo)值，同時(shí)基于多個(gè)XY坐標(biāo)值修正管片環(huán)的中心位置，由此取得管片環(huán)的真圓度。根據(jù)這樣構(gòu)成，通過(guò)修正裝置，能夠在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上修正由旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上高精度地求得從拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離，高精度地取得管片環(huán)的真圓度。此外，通過(guò)修正裝置，將在規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算出的多個(gè)平均距離轉(zhuǎn)換成XY坐標(biāo)值從而修正管片環(huán)的中心位置，由此能夠在管片環(huán)的中心位置得以修正的狀態(tài)下容易地進(jìn)行管片環(huán)的真圓度的評(píng)價(jià)。
[0017]本發(fā)明的第二方面的管片真圓度測(cè)量方法具備如下步驟:在測(cè)量旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)角度的同時(shí)，通過(guò)在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上相互不同的角度位置上配置的三個(gè)以上測(cè)距儀來(lái)測(cè)量與檢測(cè)出的旋轉(zhuǎn)角度相同的旋轉(zhuǎn)角度上的直至管片環(huán)的內(nèi)面的距離的步驟，以及基于在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度上的三個(gè)以上測(cè)距儀得到的距離測(cè)量值進(jìn)行平均化，從而修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移的步驟。
[0018]在本發(fā)明的第二方面涉及的管片真圓度測(cè)量方法中，如上所述，通過(guò)設(shè)置基于由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度上的三個(gè)以上測(cè)距儀得到距離測(cè)量值進(jìn)行平均化，從而修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移的步驟，即使拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的情況下，也能夠修正由旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，從而減小由于旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的距離測(cè)量值的誤差的影響，因此能夠基于該距離測(cè)量值，高精度地取得管片環(huán)的真圓度。此外，通過(guò)在拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部上配置測(cè)距儀，能夠?qū)⑵囱b機(jī)旋轉(zhuǎn)部也沿用于管片環(huán)的距離測(cè)量用途，因此沒(méi)有必要設(shè)置與旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生偏心的拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部不同的其他旋轉(zhuǎn)中心沒(méi)有發(fā)生偏心的測(cè)量專(zhuān)用的旋轉(zhuǎn)部。由此，沒(méi)有必要在空間上限制多的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)內(nèi)部另外確保用于配置測(cè)量專(zhuān)用的旋轉(zhuǎn)部的專(zhuān)用空間。此外，通過(guò)設(shè)置基于由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度上的三個(gè)以上測(cè)距儀得到的距離測(cè)量值來(lái)進(jìn)行平均化，由此修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移的步驟，從而僅通過(guò)進(jìn)行基于距離測(cè)量值的平均化，不進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算就能夠容易地修正由于拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度(規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度)上的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠容易地、高精度地取得管片環(huán)的真圓度。
[0019]在上述第二方面涉及的管片真圓度測(cè)量方法中，優(yōu)選地，修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移的步驟包括如下步驟:通過(guò)在三個(gè)以上測(cè)距儀得到的各個(gè)距離測(cè)量值分別加上預(yù)先取得的從拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心至各個(gè)測(cè)距儀的安裝位置的安裝距離，計(jì)算與從各個(gè)測(cè)距儀相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離并進(jìn)行平均化，從而算出平均距離，同時(shí)，通過(guò)在每個(gè)拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算平均距離，從而在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移的步驟，進(jìn)一步具備如下步驟:將在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算出的多個(gè)平均距離轉(zhuǎn)換成多個(gè)XY坐標(biāo)值，同時(shí)基于多個(gè)XY坐標(biāo)值修正管片環(huán)的中心位置，由此取得管片環(huán)的真圓度的步驟。若這樣構(gòu)成，通過(guò)僅計(jì)算出拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的相同旋轉(zhuǎn)角度(規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度)上的平均距離，就能夠修正由拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠容易地、高精度地求得規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上的從拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離值。此外，由于在每個(gè)拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上修正由旋轉(zhuǎn)中心的偏心引起的位置偏移，因此能夠在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上高精度地求得拼裝機(jī)旋轉(zhuǎn)部的從旋轉(zhuǎn)中心至管片環(huán)的內(nèi)面為止的距離值，從而高精度地取得管片環(huán)的真圓度。此外，通過(guò)修正裝置，將在每個(gè)規(guī)定的旋轉(zhuǎn)角度上計(jì)算出的多個(gè)平均距離轉(zhuǎn)換成XY坐標(biāo)值從而修正管片環(huán)的中心位置，由此能夠在管片環(huán)的中心位置得以修正的狀態(tài)下容易地進(jìn)行管片環(huán)的真圓度的評(píng)價(jià)。
[0020](三)有益效