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《华中科技大学》 2011年
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基于无衍射光的盾构位姿测量系统的理论与技术研究

陈慧  
【摘要】:盾构是用于地下隧道施工的大型设备,为保证盾构施工质量,使盾构按隧道设计轴线掘进,盾构位姿的精确测量是十分重要的。目前国外先进的导向系统普遍采用激光测量盾构的位姿,为实现盾构导向系统的国产化,需研制有自主知识产权的盾构位姿测量系统。本文在深入研究盾构位姿测量技术的基础上,结合无衍射光中心光斑小、定中精度高的特点,提出了基于无衍射光技术的盾构位姿测量方法。 论文的主要研究内容和创新如下: 研制了基于无衍射光的盾构位姿测量系统,设计了盾构位姿测量系统中的关键设备——无衍射光电子标靶,该标靶在测角量程范围内均能产生高质量的无衍射光斑。 针对无衍射光斑的环栅状特点,提出了理想环匹配算法,用于检测无衍射光斑的整体中心,解决了无衍射光斑定中心的难题。分别利用实际采集的无衍射光斑及在模拟光斑中添加各种噪声,验证了理想环匹配算法的精度。实验表明理想环匹配算法精度达到亚像素级,抗干扰能力强。 针对无衍射光电子标靶的光学系统难以精确确定光学中心的问题,提出了直接映射标定方法对无衍射光电子标靶进行二维标定,直接将标靶中CCD上的光斑中心位置与全站仪激光的入射角度值联系起来,建立了一一对应的标定数据库;研究了由光斑中心位置反算入射光空间方位角的方法,采用基于Delaunay三角剖分的插值方法,分别在直角坐标系、极坐标系下的标定数据库中计算了入射光对应的空间方位角,并将两种坐标系下的插值精度进行了对比分析,实验表明极坐标系下插值得到的空间方位角精度更高。 分析了测量过程中全站仪、标靶等各部件引起的误差,推导了盾构位姿测量系统测量姿态角及盾首中心坐标的误差。误差分析表明,盾构姿态角的精度高于1毫弧度,盾首中心坐标的偏差精度达到毫米级。 开发了盾构位姿测量软件,实现了盾构姿态与位置的实时测量及计算。设计了两种模拟实验,实验数据分析表明,基于无衍射光的盾构位姿测量系统的测量精度较高,能满足现场导向的精度要求。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U455.39

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈慧;赵斌;;无衍射光斑整体中心检测算法[J];半导体光电;2008年05期
2 冯冬健,潘庆林,张凤梅;地铁盾构施工中盾构机姿态定位测量的研究[J];工程勘察;2003年05期
3 高俊强;王维;;基于前后标尺法的盾构姿态测量及精度研究[J];工程勘察;2010年01期
4 邹万军;朱国力;吴学兵;;基于面阵CCD的激光角度测量系统的研究[J];光电工程;2006年10期
5 陈慧;赵斌;;无衍射光电子标靶及误差分析[J];光电工程;2011年02期
6 陈慧;翟中生;赵斌;;无衍射光的大焦深成像系统及图像复原[J];光电子技术;2008年02期
7 赵斌;环栅图像的数字莫尔条纹扫描定中方法[J];光学精密工程;2002年01期
8 周莉萍,赵斌,李柱;无衍射光束理论与实现[J];光学精密工程;1997年04期
9 孔兵,王昭,谭玉山;基于圆拟合的激光光斑中心检测算法[J];红外与激光工程;2002年03期
10 赵斌,李柱;倾斜 axicon 透镜的衍射特性[J];华中理工大学学报;1997年09期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 乔金丽;盾构隧道开挖面的稳定性分析[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 潘明华;盾构自动导向系统的研究与实现[D];华中科技大学;2005年
2 孟海岗;基于平面约束的CCD相机标定方法改进[D];吉林大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邱品茗;李艾;;关于盾构始发即近距离下穿既有隧道的施工技术探讨[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 吴萍;光滑理想导体表面目标双站散射的可视化分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
3 黄卫;汪志刚;;盾构机穿越花岗岩球状风化体时掘进参数的控制分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2012年02期
4 侯志奎;张智博;;盾构隧道施工位移控制技术[J];安徽建筑;2006年02期
5 陶玉琴;陈素根;;基于曲率调节的二次T-B样条插值曲线[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
6 陈素根;苏本跃;汪志华;;拟Hermite曲线/曲面及其应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期
7 李希元;闫静雅;孙艳萍;;盾构隧道施工工程事故的原因与对策[J];地下空间与工程学报;2005年06期
8 周红波;何锡兴;蒋建军;蔡来炳;;地铁盾构法隧道工程建设风险识别与应对[J];地下空间与工程学报;2006年03期
9 叶飞;朱合华;丁文其;曲海锋;李鹏;;大断面盾构隧道施工抗浮计算研究[J];地下空间与工程学报;2007年05期
10 韩月旺;钟小春;虞兴福;;盾构壁后注浆体变形及压力消散特性试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 杨红军;;广州地铁复合地层盾构法隧道快速施工技术、管理[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
4 杨世彦;;杭州软弱土层盾构穿越民房技术措施的探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
5 许熠;沈张勇;李芹峰;;上海地铁某受损运营隧道结构防水及加固综合治理施工技术[A];中国土木工程学会隧道与地下工程分会防水排水专业委员会第十五届学术交流会论文集[C];2011年
6 韩月旺;钟小春;朱伟;虞兴福;;玉力舱土体改良对盾构开挖面稳定影响研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
7 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
8 潘国荣;徐然;陈晓龙;;盾构姿态可视化自动测量系统的开发与应用[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
9 潘国荣;张德海;;测量机器人与陀螺仪组合导向系统在盾构掘进中的开发和应用[A];中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集[C];2009年
10 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范剑英;结构光深度图像获取和处理与三维重建研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 郝大江;要素适宜度与其区域经济影响研究[D];南开大学;2010年
3 韩珏靖;THORPEX下集合预报和AMDAR观测的误差特征分析与模拟研究[D];南京大学;2010年
4 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
5 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
6 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
7 史云飞;三维地籍空间数据模型及其关键技术研究[D];武汉大学;2009年
8 蒋丽君;基于颈部特征的衣领三维结构数字化技术研究[D];东华大学;2010年
9 章大勇;激光雷达/惯性组合导航系统的一致性与最优估计问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
10 张震;可见光CCD的激光致眩现象与机理研究[D];国防科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
2 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
3 孙伟;基于卷帘式快门的数字相机速度测量技术研究[D];长春理工大学;2010年
4 刘杰;三角剖分的应用研究[D];辽宁师范大学;2010年
5 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
6 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
7 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
8 叶增;卫星授时方法与星地同步数据处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 彭妍;基于NURBS的船体曲面交互式CAD研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 尹佳;柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵尚毅,时卫民,郑颖人;边坡稳定性分析的有限元法[J];地下空间;2001年S1期
2 李惠平,夏明耀;盾构姿态自动控制技术的应用与发展[J];地下空间;2003年01期
3 裴洪军 ,孙树林 ,吴绍明 ,裴红岩 ,苑明文;隧道盾构法施工开挖面稳定性研究方法评析[J];地下空间与工程学报;2005年01期
4 姜德义;任松;刘新荣;蒋再文;;隧道拱顶下沉时序遗传算法神经网络预测模型[J];地下空间与工程学报;2006年04期
5 魏纲;贺峰;;砂性土中顶管开挖面最小支护压力的计算[J];地下空间与工程学报;2007年05期
6 韩月旺;钟小春;虞兴福;;盾构壁后注浆体变形及压力消散特性试验研究[J];地下空间与工程学报;2007年06期
7 王世勇,付有余,郭劲;激光辐照面阵CCD探测器系统局部的干扰效应[J];半导体光电;2002年02期
8 陈慧;赵斌;;无衍射光斑整体中心检测算法[J];半导体光电;2008年05期
9 黄修云,曹国安,张清;人工神经元网络在地下工程预测中的应用[J];北方交通大学学报;1998年01期
10 李庆利,张少军,李忠富,白荫玖,金剑,苟中魁;一种基于多项式插值改进的亚像素细分算法[J];北京科技大学学报;2003年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 秦建设;盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D];河海大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 裴洪军;城市隧道盾构法施工开挖面稳定性研究[D];河海大学;2005年
2 曲永玲;城市地下工程地面变形预测神经网络模型研究[D];南京工业大学;2005年
3 潘明华;盾构自动导向系统的研究与实现[D];华中科技大学;2005年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 陈超;城市地铁盾构法施工技术经济分析[J];施工技术;2005年S1期
2 冯金海;;地铁浅埋暗挖法和盾构法的适应性研究[J];科技创业月刊;2007年03期
3 朱改成;;浅谈测量技术在盾构隧道施工中的应用[J];建材与装饰(中旬刊);2008年02期
4 张晔芝;尹盛霖;;下穿高速公路盾构法施工中的路面沉降观测[J];中国西部科技;2008年11期
5 宋超业;周书明;谭志文;;水下盾构隧道合理覆盖层厚度的探讨[J];现代隧道技术;2008年S1期
6 左雄锋;;盾构法在城市过江隧道施工中施工文件与档案管理工作的探讨[J];中外建筑;2009年03期
7 刘江峰;漆泰岳;吴占瑞;;盾构下穿密集房屋群诱发地表沉降及建筑物变形的影响研究[J];公路隧道;2009年03期
8 彭戢放;杜西岗;李明东;;地铁隧道浅埋暗挖法和盾构法施工沉降分析[J];山西建筑;2010年06期
9 顾国明;陈卫平;周铭谦;杨乃刚;;越江隧道泥水平衡盾构泥水输送和处理系统[J];建筑机械化;2010年10期
10 江哲义;;盾构法在城市地铁特殊地段的施工对策研究[J];河南建材;2011年02期
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1 尹清锋;油新华;张峰;邓美龙;石红兵;;盾构穿越在建预筑法车站同步施工技术[A];2011中国盾构技术学术研讨会论文集[C];2011年
2 杨世彦;;杭州软弱土层盾构穿越民房技术措施的探讨[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
3 孙海霞;赵文;王钊宇;于建军;;地铁盾构法施工对地表变形的影响分析[A];第九届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2010年
4 尹胜利;;地铁隧道盾构法施工中的问题与防治[A];河南省土木建筑学会2008年学术大会论文集[C];2008年
5 王铁;;城市轨道交通上、下行线盾构超越施工技术[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
6 张波;范桂欣;程立忠;;小直径盾构电力隧道工程造价分析与控制[A];电网工程造价管理优秀论文[C];2011年
7 杨琼鹏;;软弱地层盾构始发及到达施工技术[A];第二届隧道掘进机(盾构、TBM)专业委员会第一次学术研讨会暨中铁隧道集团城市盾构项目管理、施工技术、设备维保交流会论文集[C];2011年
8 黄雪梅;钱新;;盾构小曲率半径下穿多轨道铁路特级风险源的技术[A];施工机械化新技术交流会论文集(第十一辑)[C];2010年
9 杨宏伟;范益群;;盾构输水隧洞双层衬砌受力变形分析[A];2009中国城市地下空间开发高峰论坛论文集[C];2009年
10 李刚;彭建成;;复合地层盾构刀具磨损分析及优化配置技术[A];2010城市轨道交通关键技术论坛论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 上海市政工程设计研究院 温竹茵 周质炎;盾构法施工隧道的纵向受力分析[N];中华建筑报;2009年
2 乾铄;我国首条盾构法施工的水下铁路隧道贯通[N];中国建材报;2011年
3 孙洪涛;浅议盾构法施工地层移动分析的模糊数学模型[N];广东建设报;2000年
4 张艳;亚洲“第一弯”拆除最后一块板[N];文汇报;2008年
5  本报记者 刘扬  通讯员 彭力;地铁五号线成功穿越地坛[N];北京日报;2004年
6 通讯员 周广宽 赵晓搏;科技攻关亮点频出[N];中国铁道建筑报;2009年
7 杨光;西安地铁二号线可顺利穿越明城墙下[N];陕西日报;2007年
8 周炜;从后围寨到纺织城仅需45分钟[N];西安日报;2008年
9 记者 江耀明 通讯员 杨广臣;一口吃进800米 一步跨上新高度[N];中国铁道建筑报;2008年
10 记者 孔祥文 通讯员 应爱武;广州东山口站打破国内无盾构拓建地铁车站历史[N];中国铁道建筑报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈慧;基于无衍射光的盾构位姿测量系统的理论与技术研究[D];华中科技大学;2011年
2 王文明;深海管道位姿测量系统的研制及相关理论研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 孟庆琳;盾构螺旋输送机承压输送机理研究及控制中的应用[D];大连理工大学;2012年
4 赵宝虎;冲击问题实验应力分析与盾构始发反力架监测[D];天津大学;2009年
5 胡俊;高水压砂性土层地铁大直径盾构始发端头加固方式研究[D];南京林业大学;2012年
6 张远荣;盾构过富水砂层对环境影响的分析研究[D];中国铁道科学研究院;2011年
7 张海波;地铁隧道盾构法施工对周围环境影响的数值模拟[D];河海大学;2005年
8 张新金;盾构法与浅埋暗挖法结合建造地铁车站关键技术研究[D];北京交通大学;2010年
9 于大泳;六自由度运动模拟器精度分析及其标定[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 邓孔书;土压平衡盾构推进系统特性及布局优化设计研究[D];清华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李博览;盾构位姿测量与导向中的优化问题研究[D];上海交通大学;2011年
2 方勇峰;西江盾构项目施工进度管理研究[D];兰州大学;2012年
3 吴盛才;盾构法施工地表高速公路安全监测及稳定性评价[D];长沙理工大学;2012年
4 杨三资;10m直径盾构与6m直径盾构引起的土体扰动规律对比研究[D];北京市市政工程研究院;2012年
5 郭建波;框架桥桥式盾构设计与施工技术的研究[D];北方工业大学;2012年
6 刘涛;盾构穿越引起的既有轨道交通高架线变形及控制[D];北京交通大学;2010年
7 赵权威;盾构下穿京广线郑州站的地表沉降预计及控制技术研究[D];中南大学;2011年
8 赵光;盾构近距离穿越既有重叠隧道工程安全控制研究[D];北京交通大学;2011年
9 徐希磊;某地铁盾构穿越国铁天津站影响及施工控制研究[D];北京交通大学;2012年
10 王振;某地铁盾构穿越广深铁路桥影响分析及施工控制研究[D];北京交通大学;2012年
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