悬臂掘进机隧道拉线位姿测量方法

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0523

测绘通报 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (5): 138-144,151.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2025.0523

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悬臂掘进机隧道拉线位姿测量方法

孙森震^1,2, 荆留杰¹, 李广云³, 张晓平²

1. 中铁工程装备集团有限公司, 河南郑州 450016;
2. 武汉大学土木建筑工程学院, 湖北武汉 430072;
3. 信息工程大学, 河南郑州 450001

收稿日期:2024-09-04 发布日期:2025-06-05
通讯作者: 张晓平。E-mail:jxhkzhang@163.com
作者简介:孙森震(1989—),男,博士,主要研究方向为精密工程测量。E-mail:sunsenzhen@163.com
基金资助:
铁路基础设施智能建造质量控制关键技术(2022YFB2602200);铁路基础设施智能建造施工质量控制关键装备(254000510032)

Pose measurement method of cantilever roadheader based on wire sensors

SUN Senzhen^1,2, JING Liujie¹, LI Guangyun³, ZHANG Xiaoping²

1. China Railway Engineering Equipment Group Co., Ltd., Zhengzhou 450016, China;
2. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China;
3. Information Engineering University, Zhengzhou 450001, China

Received:2024-09-04 Published:2025-06-05

摘要/Abstract

摘要： 动态位姿测量是悬臂掘进机智能化作业的关键技术,针对悬臂掘进机隧道作业高粉尘的场景特点,本文提出了一种拉线动态位姿测量方法。该方法使用拉线装置连接车体上6个固定点与隧道中的固定点,通过测量固定点之间拉线的距离求解车体在隧道中的三维位姿信息。针对该拉线测量方法,提出一种基于矩阵奇异值分解的迭代计算方法,并通过仿真计算和试验测试。结果表明,该方法满足了隧道悬臂掘进机位姿测量精度要求,为特殊环境中大型目标高精度动态位姿测量提供了一种参考方法。

关键词: 高粉尘, 悬臂掘进机, 拉线测量, 动态位姿, 迭代算法

Abstract: Dynamic pose measurement is the key technology of intelligent operation of cantilever roadheader. Aiming at the characteristics of high dust scene in tunnel operation, a method of dynamic pose measurement by pulling wire is proposed. In this method, six fixing points on the car body are connected with the fixing points in the tunnel by six pull wire devices, and the three-dimensional position and orientation information of the car body is obtained by measuring the distance of the pull wire between the fixing points. An iterative method based on singular value decomposition of matrix is proposed to solve the 6-DOF multiplicity of vehicle body pose. Simulation results show that the method meets the accuracy requirements of the position and attitude measurement of the tunnel cantilever tunneling machine, and provides a reference method for high-precision dynamic position and orientation measurement of large targets in special environments.

Key words: high dust, cantilever roadheader, wire measurement, dynamic posture, iterative algorith

中图分类号:

P258

孙森震, 荆留杰, 李广云, 张晓平. 悬臂掘进机隧道拉线位姿测量方法[J]. 测绘通报, 2025, 0(5): 138-144,151.

SUN Senzhen, JING Liujie, LI Guangyun, ZHANG Xiaoping. Pose measurement method of cantilever roadheader based on wire sensors[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2025, 0(5): 138-144,151.

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Pose measurement method of cantilever roadheader based on wire sensors

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