一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法及装置与流程

1.本发明涉及隧道施工领域，尤其涉及一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法及装置。


背景技术：

2.科技的发展极大便利了人们的生活，涉及地面交通领域，如高速公路、火车、高铁等更是形成了四通八达的交通网，极大程度上缩短了乘客的出行时间。
3.但是在地面交通如公路、铁路等基础设施的建造过程中，需要克服的问题很多，其中，在崇山峻岭中的隧道施工尤为重要，隧道的顺利施工可缩短通行时间、保障通行安全。可在隧道施工的自动化进程中，施工设备停靠在隧道内是随机的，这将影响施工设备距离左右轮廓的距离随机，直接导致施工设备的摆动角产生变化，摆动角得不到快速且精准地测量，进而使得自动化施工中的产生不可控的误差，严重影响隧道施工质量，乘客在隧道内的通行安全也得不到保障。目前，可采用全站仪对施工设备的摆动角进行测量，但在无形中提高了隧道施工的成本，且对机器操作要求和隧道内障碍物移除提出了更高要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的之一在于提供一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法及装置，可低成本、快速且精准地实现在隧道施工中的施工设备的摆动角的测量，以减少隧道施工中产生的误差，保证隧道施工质量。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法，所述施工设备包括臂架，所述臂架包括固定于工作面的回转台及与所述回转台铰接的摇臂，应用于包括隧道拱架的施工隧道，所述隧道拱架的两侧分别与所述工作面相交形成第一接触线和第二接触线；所述方法包括：
6.分别将所述摇臂的自由端移动至所述第一接触线和所述第二接触线，得到对应的第一接触点和第二接触点；
7.获取所述第一接触点的第一坐标数据和所述第二接触点的第二坐标数据，及所述第一接触点与所述第二接触点之间的初始直线距离；
8.基于预设坐标变换规则，利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离；
9.将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述施工设备的摆动角。
10.在一种可能的实现方式中，所述回转台上设有第一坐标传感器，所述摇臂的自由端设有第二坐标传感器，所述第一坐标数据和所述第二坐标数据均通过所述第一坐标传感器和所述第二坐标传感器采集得到。
11.在一种可能的实现方式中，所述利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接
触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离，将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述臂架的摆动角的步骤，包括：
12.在第一预设调节范围内按照第一调节精度逐步调节得到多个所述基础角并计算对应的变换直线距离，直至获得与所述初始直线距离相等的基础角；
13.若未获得与所述初始直线距离相等的基础角，则在第二预设调节范围内按照第二调节精度逐步调节得到多个所述基础角，其中，所述第一调节精度大于所述第二调节精度，所述第一预设调节范围小于所述第二预设调节范围。
14.在一种可能的实现方式中，以所述回转台为坐标原点建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的横轴垂直于隧道中轴线且平行于所述工作面；
15.确定多个所述基础角的步骤包括：
16.判断所述第一接触点和所述第二接触点的纵坐标是否相等；
17.若所述第一坐标数据和所述第二坐标数据中的纵坐标不相等，则随机生成多个所述基础角。
18.在一种可能的实现方式中，所述预设坐标变换规则包括：
19.x1＝y1*sinθ x1*cosθ；
20.x2＝y2*sinθ x2*cosθ；
21.获取所述第一接触点和所述第二接触点间的初始直线距离l，所述初始直线距离l满足：
22.|x1| |x2|＝l；
23.其中，θ为所述基础角，x1和y1分别为第一接触点变换前的横坐标和纵坐标，x2和y2分别为第二接触点的横坐标和纵坐标；
24.x1为第一接触点变换后的横坐标，x2为第二接触点变换后的横坐标。
25.第二方面，本技术实施例提供了一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置，所述臂架包括固定于工作面的回转台及与所述回转台铰接的摇臂，应用于包括隧道拱架的施工隧道，所述隧道拱架的两侧分别与所述工作面相交形成第一接触线和第二接触线，所述装置包括：
26.第一获取模块，分别将所述摇臂的自由端移动至所述第一接触线和所述第二接触线，得到对应的第一接触点和第二接触点；
27.第二获取模块，获取所述第一接触点的第一坐标数据和所述第二接触点的第二坐标数据，及所述第一接触点与所述第二接触点之间的初始直线距离；
28.坐标变换模块，基于预设坐标变换规则，利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离；
29.检测模块，将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述施工设备的摆动角。
30.在一种可能的实施方式中，所述回转台上设有第一坐标传感器，所述摇臂的自由端设有第二坐标传感器，所述第一坐标数据和所述第二坐标数据均通过所述第一坐标传感器和所述第二坐标传感器采集得到。
31.在一种可能的实施方式中，所述检测模块，还用于在第一预设调节范围内按照第一调节精度逐步调节得到多个所述基础角并计算对应的变换直线距离，直至获得与所述初始直线距离相等的基础角；
32.若未获得与所述初始直线距离相等的基础角，则在第二预设调节范围内按照第二调节精度逐步调节得到多个所述基础角，其中，所述第一调节精度大于所述第二调节精度，所述第一预设调节范围小于所述第二预设调节范围。
33.第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括计算机可读存储介质及处理器，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现第一方面提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法。
34.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被一个或多个处理器执行时，实现本技术提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法。
35.本技术实施例提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法及装置，通过获取摇臂的自由端在隧道拱架的两侧分别与工作面相交形成第一接触线上的第一接触点，以及第二接触线上的第二接触点，采取预设坐标变换规则，然后根据两个接触点的间距及坐标数据得到臂架的摆动角。可低成本、快速且精准地实现在隧道施工中的施工臂架的摆动角的测量，以减少隧道施工中产生的误差，保证隧道施工质量。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
37.图1示出了本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意图；
38.图2示出了本技术实施例提供的一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法流程图；
39.图3示出了本技术实施例提供的一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法所涉及的隧道拱架示意图；
40.图4示出了本技术实施例提供的一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置的功能模块示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
42.通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅
意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
44.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
46.请参照图1，图1为本技术实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备可以为具有数据处理能的计算机设备，例如，个人电脑、服务器等。存储器120及处理器130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述计算机设备100包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述计算机设备100的操作系统(operating system，os)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行所述存储器120中存储的可执行模块，例如所述隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置110所包括的软件功能模块及计算机程序等。
47.其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(random access memory，ram)，只读存储器(read only memory，rom)，可编程只读存储器(programmable read
‑
only memory，prom)，可擦除只读存储器(erasable programmable read
‑
only memory，eprom)，电可擦除只读存储器(electric erasable programmable read
‑
only memory，eeprom)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。
48.所述处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，cpu)、网络处理器(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal process，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本技术实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
49.请参照图2，图2为本技术实施例提供的一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法流程图，以下将对该方法包括的各个步骤进行详细阐述。
50.s210，分别将所述摇臂的自由端移动至所述第一接触线和所述第二接触线，得到对应的第一接触点和第二接触点。
51.在本实施例中，隧道拱架如图3，在隧道施工中是必不可少的，其充分保障了隧道施工的安全，隧道拱架的两侧底部通常成为拱脚，本实施例中的隧道拱架的两侧分别与工作面相交形成第一接触线和第二接触线，也即是隧道拱架的两个拱脚分别与工作面相交形成第一接触线和第二接触线，其中第一接触线和第二接触线均位于工作面上，可保障施工
设备的顺利进行。
52.s220，获取所述第一接触点的第一坐标数据和所述第二接触点的第二坐标数据，及所述第一接触点与所述第二接触点之间的初始直线距离。
53.具体地，在得到第一接触线上的第一接触点，以及第二接触线的第二接触点后，需要获取两个接触点对应的坐标数据，通过获取到的坐标数据可进一步计算隧道施工中的施工设备的摆动角。示例性地，请参照图3，可将a点作为第一接触点，相应地，将b点作为第二接触点，依据建立的三维直角坐标系可确定a、b两点的坐标数据，可进一步计算施工设备的摆动角。
54.可选地，第一坐标数据和第二坐标数据可通过设置在回转台上的第一坐标传感器，以及设置在摇臂的自由端上的第二坐标传感器获取。
55.s230，基于预设坐标变换规则，利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离。
56.在本实施例中，基础角可配合预设坐标变换规则对在上述获得的第一接触点和第二接触点进行坐标变换，具体地，每选取一个基础角对两个接触点进行同步坐标变换之后，均需计算经坐标变换后的两个接触点的直线距离，以便确认出施工设备的摆动角，具体的施工设备如工程用车等。
57.可选地，所述预设变换规则为：
58.x1＝y1*sinθ x1*cosθ
ꢀꢀꢀ
(1)
59.x2＝y2*sinθ x2*cosθ
ꢀꢀꢀ
(2)
60.其中，x1和y1分别为第一接触点变换前的横坐标和纵坐标，x2和y2分别为第二接触点的横坐标和纵坐标；x1为第一接触点变换后的横坐标，x2为第二接触点变换后的横坐标。
61.示例性地，以回转台为坐标原点，若第二接触点位于横轴的正方向，则可对第二接触点进行逆时针坐标变换，若第二接触点位于横轴的负方向，则可对第二接触点进行顺时针坐标变换，很显然，在本实施例中，第一接触点位于横轴的负方向，第二接触点位于横轴的正方向。第一接触点和第二接触点可根据需求进行选择，本实施例不做具体限制。
62.s240，将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述施工设备的摆动角。
63.在本实施例中，初始直线距离为第一接触点和第二接触点之间的距离，在确定第一接触点和第二接触点的位置后，两个接触点间的距离可通过计算机设备进行识别或者采用人工的方式进行测量，具体的测量方式可根据需要进行选择。在上述的多个基础角中，确定出符合初始直线距离所对应的基础角后，便可将确定出的基础角作为施工设备的摆动角。
64.其中，所述初始直线距离l满足：
65.|x1| |x2|＝l。
66.本实施例提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法，通过获取摇臂的自由端在隧道拱架的两侧分别与工作面相交形成第一接触线上的第一接触点，以及第二接触线上的第二接触点，采取预设坐标变换规则，然后根据两个接触点的间距及坐标数据得到施工设备的摆动角。可低成本、快速且精准地实现在隧道施工中的施工设备的摆动角的测量，
以减少隧道施工中产生的误差，保证隧道施工质量。
67.在一种可能的实施方式中，所述利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离，将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述施工设备的摆动角的步骤，包括：
68.在第一预设调节范围内按照第一调节精度逐步调节得到多个所述基础角并计算对应的变换直线距离，直至获得与所述初始直线距离相等的基础角；
69.若未获得与所述初始直线距离相等的基础角，则在第二预设调节范围内按照第二调节精度逐步调节得到多个所述基础角，其中，所述第一调节精度大于所述第二调节精度，所述第一预设调节范围小于所述第二预设调节范围。
70.在本实施例中，第一预设调节范围和第二预设调节范围为选定的基础角提供调节区域，而调节精度则可进一步调节基础角，以确定出精准的施工设备摆动角。
71.示例性地，若此时选择的基础角为1度，第一预设调节范围为(
‑
20，20)，第一预设调节精度为0.1，则可将1度以0.1度的精度正向递增至20度，或反向递减至负20度。若仍无法得到符合初始直线距离的基础角，可扩大预设调节范围以及减小预设调节精度，如第二预设调节范围为(
‑
30，30)，第二预设调节精度为0.01，则可将1度以0.01度的精度正向递增至30度，或反向递减至负30度。其中，具体的预设调节范围与预设调节精度可根据需求进行修改。
72.选取多个基础角之前，需要判断当前的两个接触点的纵坐标是否相等，在一种可能的实施方式中，以所述回转台为坐标原点建立空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的横轴垂直于隧道中轴线且平行于所述工作面；
73.确定多个所述基础角的步骤包括：
74.判断所述第一接触点和所述第二接触点的纵坐标是否相等；
75.若所述第一坐标数据和所述第二坐标数据中的纵坐标不相等，则随机生成多个所述基础角。
76.其中，若第一接触点和第二接触点的纵坐标相等则认为施工设备当前的摆动角为零，否则可生成多个基础角，可选地，生成多个基础角的方式可以是随机生成的，也可以是按预设数值间隔生成。
77.综上所述，本技术通过隧道拱架的拱脚上的两个与工作面接触的接触点，根据预设坐标变换规则，然后根据两个接触点的间距及坐标数据得到施工设备的摆动角，以低成本、快速且精准的方式实现在隧道施工中的施工设备的摆动角的测量，减少隧道施工中产生的误差，保证隧道施工质量。
78.与上述方法实施例相对应，本技术还提供一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置。
79.请参照图4，图4为本技术实施例提供的一种隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置的功能模块示意图，所述隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置400包括：
80.第一获取模块410，分别将所述摇臂的自由端移动至所述第一接触线和所述第二接触线，得到对应的第一接触点和第二接触点；
81.第二获取模块420，获取所述第一接触点的第一坐标数据和所述第二接触点的第
二坐标数据，及所述第一接触点与所述第二接触点之间的初始直线距离；
82.坐标变换模块430，利用多个基础角对所述第一接触点和所述第二接触点进行同步坐标变换，并计算每个所述基础角对应的所述第一接触点和所述第二接触点间的变换直线距离；
83.检测模块440，将全部基础角的变换直线距离中与所述初始直线距离相同的基础角作为所述施工设备的摆动角。
84.在一种可能的实施方式中，所述回转台上设有第一坐标传感器，所述摇臂的自由端设有第二坐标传感器，所述第一坐标数据和所述第二坐标数据均通过所述第一坐标传感器和所述第二坐标传感器采集得到。
85.可选地，所述检测模块，还用于在第一预设调节范围内按照第一调节精度逐步调节得到多个所述基础角并计算对应的变换直线距离，直至获得与所述初始直线距离相等的基础角；
86.若未获得与所述初始直线距离相等的基础角，则在第二预设调节范围内按照第二调节精度逐步调节得到多个所述基础角，其中，所述第一调节精度大于所述第二调节精度，所述第一预设调节范围小于所述第二预设调节范围。
87.本实施例提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，通过隧道拱架的拱脚上的两个与工作面接触的接触点，根据预设坐标变换规则，然后根据两个接触点的间距及坐标数据得到施工设备的摆动角，以低成本、快速且精准的方式实现在隧道施工中的施工设备的摆动角的测量，减少隧道施工中产生的误差，保证隧道施工质量。
88.本实施例提供的隧道施工中的施工设备摆动角的获取装置、计算机设备及计算机可读存储介质的具体实施过程，可以参见上述隧道施工中的施工设备摆动角的获取方法的具体实施过程，在此不再一一赘述。
89.本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
90.另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
91.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智
能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read
‑
only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
92.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。