一种盾构机管片成型质量测量装置及方法与流程

1.本发明涉及一种盾构机，具体涉及一种盾构机管片。


背景技术：

2.越来越多的城市开始进行地铁隧道建设，隧道中管片成型质量是隧道安全的重要保证，管片的上浮、错台变形是造成管片破损、开裂的主要原因。研究管片成型的目的在于能够改善管片拼装的质量，可以有效预防管片开裂、破损和漏水。目前有很多自动实时测量管片上浮的方式，但都需要在盾构机上安装一套硬件设备，成本较高。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种盾构机管片成型质量测量装置及方法，可以实现自动测量管片上浮，相关辅助硬件较小，同时可以辅助监测在全站仪可视空间下的管片左右错台和前后错台的管片拼装质量和管片的变形情况。
4.技术方案：一种盾构机管片成型质量测量装置，包括分别对应安装在接近管片四角位置的四个小棱镜、以及测量四个小棱镜坐标的全站仪，所述四个小棱镜面对全站仪方向，相邻两个所述小棱镜的连线平行于管片的边缘。
5.进一步，所述小棱镜的棱镜面和管片背千斤顶面平行。
6.进一步，所述小棱镜安装在管片预留的安装孔上，所述安装孔中嵌入用于固定小棱镜的带螺纹的陶瓷套。
7.更进一步，对小棱镜在每一块管片上的安装位置进行确定，第一块管片记为初始管片：
8.取初始管片右上角螺栓孔上最接近管片顶角的点到管片内壁弧面顶点之间距离的中点，即为第二安装孔；
9.再经过第二安装孔做一条平行于管片内侧掘进方向右侧直线边23及平行于管片迎千斤顶面内侧圆弧的平行圆弧12；
10.同理，取第二安装孔对角位置的螺栓孔上最接近管片顶角的点到管片内壁弧面顶点之间距离的中点，即为第四安装孔；
11.再经过第四安装孔做一条平行于管片内侧掘进方向左侧的直线边14及平行于管片背千斤顶面内侧圆弧的平行圆弧34；
12.则经过第四安装孔平行于管片内侧掘进方向左侧直线边14与经过第二安装孔平行于管片迎千斤顶面内侧圆弧的平行圆弧12的交点为第一安装孔；同理，经过第四安装孔平行于管片背千斤顶面内侧圆弧的平行圆弧34与经过第二安装孔管片内侧掘进方向右侧直线边23交点为第三安装孔；
13.相邻管片安装孔的位置是基于初始管片进行确定的，以初始管片右侧的管片为例，在初始管片上延长圆弧12至初始管片和相邻管片内侧掘进方向右侧直线边，交点分别为vi和v
i 1
点，相邻管片上的延长圆弧记为圆弧1'2'；同理，在初始管片上延长圆弧34 至初
始管片和相邻管片内侧掘进方向右侧直线边，交点分别为ui和u
i 1
点，延长圆弧记为圆弧3'4'；分别以vi和v
i 1
为圆点，以初始管片第二安装孔到初始管片上vi点的距离为半径画圆，则该圆与圆弧1'2'上的交点即为其第一安装孔和第二安装孔，分别以相邻管片上第一安装孔和第二安装孔做平行于管片内侧掘进方向左右两侧直线边1'4'和2'3'，两条直线边1'4'和2'3'与圆弧3'4'交点即为第四安装孔和第三安装孔。
14.进一步，所述管片的中心位置以及管片上螺栓对齐标志延长到管片内侧两个圆弧边上四个点设有标定棱镜，所有小棱镜和标定棱镜的棱镜面底端紧贴管片内壁使所有棱镜底面位于同一弧面上。
15.更进一步，所述管片上螺栓对齐标志延长到管片内侧两个圆弧边上四个点的确定方式是：以管片上第一螺栓对齐标志与第四螺栓对齐标志相连并延长的延长线，以及管片上第二螺栓对齐标志与第三螺栓对齐标志相连并延长的延长线，和管片迎千斤顶面内侧圆弧边与管片背千斤顶面内侧圆弧边的交点即为四个点的点位。
16.一种盾构机管片成型质量测量方法，
17.当管片拼装后，根据该环管片拼装k块点位信息和管片类型bi，调出该块管片的标定数据，使用全站仪依次对准每一个小棱镜，全站仪测量并记录小棱镜的坐标，结合地面标定数据，计算出该块管片的管片中心坐标；再结合通过1号棱镜和4号棱镜中间点位的坐标、2号棱镜和3号棱镜中间点位的坐标，拟合出该环管片的圆心坐标，通过该圆心坐标和设计轴线坐标进行对比，计算出管片中心相对设计轴线水平偏差和垂直偏差数据，并把该数据作为初始数据；
18.自动测量管片左右错台数据：根据该环bi管片和左边或右边管片靠近该环bi管片的点位对应的坐标进行计算，计算出该对应坐标是否在bi拟合的圆上，若该对应坐标不在 bi拟合的圆上，根据点到平面的距离公式，计算出该对应坐标在该块bi拟合圆平面上的坐标，通过计算该坐标和bi拟合圆心的距离和bi拟合圆半径之差即为左右错台数值；
19.自动测量前后环的错台数据：基于该环管片的四个小棱镜坐标，计算出管片上螺栓对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的坐标；若前后管片无错台，前后两环管片上螺栓对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘的对应点位坐标数据相同；若前后管片有错台，根据前后管片对应点位之间的距离，得出前后管片的错台数据；
20.根据对比本环左右相邻管片和前后环数据的变化，分析出前后环管片的变形情况；同时保留可视空间下的每一环管片拟合圆心的数据，分别计算出基于该块管片下的圆心坐标，系统依据初次的圆心坐标为初始数据，根据下一次测量数据计算出该环管片的上浮数据；依据该通视空间内测量的管片数据变化，可以实时跟踪该环管片的变形情况。
21.进一步，隧道中一环管片制作出来后，先对每一块管片进行标定：把需要标定的管片放置在地面上，安装管片内侧中心位置以及螺栓对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的标定棱镜、每个安装孔上的小棱镜，利用全站仪测量出所有小棱镜和标定棱镜的坐标点位；利用管片上四个小棱镜坐标计算出管片小棱镜的姿态角矩阵，计算出管片内侧中心位置和螺栓对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的标定数据。
22.更进一步，管片标定包括以下步骤：
23.步骤一，假设标定该块管片型号为b
iδ
，四个小棱镜、管片内侧的中心坐标和螺栓
对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的编号及坐标分别为对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的编号及坐标分别为对齐标志延长到管片内侧圆弧边缘四个点位的编号及坐标分别为在b
iδ
管片上安装四个小棱镜和五个标定棱镜，使所有棱镜的棱镜面平行于该块管片背千斤顶面且小棱镜面对着全站仪方向，使用全站仪依次对准每个棱镜，并测量出相关坐标数据；
24.步骤二，以1号棱镜为原点，3号棱镜至1号棱镜的连线为x轴正方向，结合左手坐标系原理建立棱镜坐标系；计算出该环b
iδ
管片2号棱镜和3号棱镜中点5号点位的坐标为：
[0025][0026]
根据公式(1)计算出该环b
iδ
管片1号棱镜和4号棱镜中点6号点位的坐标；
[0027]
步骤三，通过1号棱镜的坐标和3号棱镜的坐标计算出1号棱镜和3号棱镜的方位角α
iδ-l
、1号棱镜和3号棱镜的俯仰角β
iδ-l
：
[0028][0029][0030]
当时，θ＝0
°
；
[0031]
当时，θ＝180
°
；
[0032]
当时，θ＝180
°
；
[0033]
当时，θ＝360
°
；
[0034]
利用1号棱镜和3号棱镜的坐标，计算出1号棱镜和3号棱镜两点连线的直线方程，经过2号棱镜向1号棱镜和3号棱镜两点连接的直线做垂线，垂线和1号棱镜和3号棱镜两点连接的直线的交点为16号点位根据点到直线距离公式，计算出2号棱镜到 1号棱镜和3号棱镜连线直线的距离s，同时计算出坐标；计算出 2号棱镜坐标与16号点位的连线和水平面的夹角为：
[0035]
[0036][0037]
和连线相对和连线的滚动角为：
[0038][0039]
即γ
iδ-l
为2号棱镜相对1号棱镜和3号棱镜连线的滚动角；
[0040]
步骤四，根据方位角α
iδ-l
、俯仰角β
iδ-l
和滚动角γ
iδ-l
构建棱镜标定姿态矩阵m
lδ
；
[0041][0042]
步骤五，根据m
lδ
，计算出逆矩阵m
lδ-1
，结合已经测量出来的坐标，计算管片中心在棱镜坐标系下的标定数据，并记录标定数据
[0043][0044]
同理，根据m
lδ-1
，结合已经测量出来的坐标，利用公式(7)，计算管片7号、8号、9号、10号点位在棱镜坐标系下的标定数据，并记录标定数据；
[0045]
按照步骤一到步骤五，对每一块管片按照进行标定，并记录不同管片的δ标定数据。
[0046]
进一步，管片上浮的计算方法包括如下步骤：
[0047]
步骤一，从1号棱镜开始，使用全站仪对准每一个小棱镜，系统测量并记录四个小棱镜的坐标数据和
[0048]
步骤二，以1号棱镜为原点，3号棱镜至1号棱镜的连线为x轴正方向，结合左手坐标系原理建立棱镜坐标系；根据和坐标数据，以及公式(2)、公式(3)、公式(4)和公式(5)计算此时管片下的1号棱镜和3号棱镜方位角α
i-l
、1号棱镜和3 号棱镜方位角俯仰角β
i-l
、2号棱镜相对1号棱镜和3号棱镜连线的滚动角γ
i-l
，根据公式(6)计算出新的棱镜姿态矩阵m
l2
；
[0049]
步骤三，利用m
l2
和公式(8)，结合1号棱镜坐标和标定数据，计算出该块管片内侧的中心坐标
[0050][0051]
同理，利用m
l2
和公式(8)，结合1号棱镜坐标和标定数据、标定数据、标定数据、标定数据，分别计算出该块管片7号点位坐标
8号点位坐标9号点位坐标和10 号点位坐标
[0052]
步骤四，同时根据5号点位坐标、该块管片内侧的中心坐标和6号点位坐标的三个点坐标拟合出该环管片中心坐标和半径
[0053][0054]
其中
[0055][0056][0057][0058]
通过该环管片中心坐标和隧道的设计轴线进行对比计算出管片在初始测量时水平偏差和垂直偏差数据，记为初始偏差数据；
[0059]
步骤五，根据公式(9)计算出该环管片基于圆心圆的方程和平面方程；根据上述方法把该环管片可视空间上bi相邻的管片b
i 1
的坐标的坐标计算出来，并计算管片b
i 1
的初始偏差数据；
[0060]
步骤六，设置测量的间隔时间，根据设置时间测量bi管片4个小棱镜新坐标，并拟合出新的该环管片中心坐标通过新的管片中心坐标和隧道的设计轴线进行对比求出新的偏差数据，通过新的偏差数据和初始偏差数据进行对比，计算出管片的上浮数据；
[0061]
左右错台的计算方法包括如下步骤：
[0062]
根据bi管片圆的方程和b
i 1
管片上的坐标，计算出点是否在该圆上，若点位不在由bi管片计算出来的圆上，根据点到平面的距离公式，计算出在bi管片拟合出来圆的平面的坐标计算坐标和bi管片拟合出来圆心坐标的距离根据bi管片拟合出来圆的半径和判断点在圆内或者圆外；
[0063]
若该点在bi管片拟合出来圆内，b
i 1
管片相对于bi块管片的内部；
[0064]
若该点在bi管片拟合出来圆外，b
i 1
管片相对于bi块管片的外部；
[0065]
计算出左右管片的错台量；由于管片在拼装时，两块管片拼装成型后可能呈现的是内张开和外张开，两块管片之间呈现一定的角度，这个角度引出的误差不考虑；
[0066]
前后环的错台数据计算方法包括如下步骤：
[0067]
基于该环bi管片的和的坐标和下一环的(bi)'管片的)'管片的和的坐标；由于盾构机拼装管片主要为错缝拼装，该环的bi管片的7号点位对应下一环的(bi)'管片的9号点位，由于两个点位在管片没有错台情况下，空间中坐标数据是相同的，当管片发生错台，两个点位在空间中的直线距离即为前后错台的数据；
[0068]
依据公式(10)计算出该环bi基于7号点位错台数据该环bi基于8号点位错台计算方式同理；该环左右相邻管片的前后环错台数据计算方式相同：
[0069][0070]
计算出的管片错台情况，同时对比本环内左右相邻管片和前后环数据的变化情况，分析出前后环管片的变形情况；保留每一环管片拟合圆心的数据，分别计算出基于该块管片下的圆心坐标，依据初次的圆心坐标计算的偏差为初始数据，根据下一次测量数据计算出该环管片的上浮数据；依据测量管片数据的变化，可以实时跟踪出该环管片的变形情况。
[0071]
有益效果：本发明通过测量小棱镜的坐标信息来分析该环管片中心的上浮，可以拟合整环管片的圆心坐标，通过圆心坐标来计算出管片的浮动情况；同时在全站仪的可视空间内测量几块管片的拟合圆心坐标数据，不会因为单块管片的形变引起单个棱镜测量方法的数据误差。本发明装置不需要在盾构机设备上或者管片上安装大量硬件设备，成本低，可以实现盾构机管片质量的检测，同时具有实时性。
附图说明
[0072]
图1为本发明装置结构示意图。
[0073]
图2为管片开孔和坐标俯视示意图；
[0074]
图3为管片开孔和坐标立体示意图；
[0075]
图4为管片棱镜安装孔设计俯视示意图；
[0076]
图5为棱镜滚动角示意图。
[0077]
图6为左右管片错台示意图。
[0078]
图7为前后一环管片的错台示意图。
[0079]
图8为系统标定和测量计算流程图。
具体实施方式
[0080]
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0081]
如图1所示，一种盾构机管片质量测量装置，可以自动测量管片上浮、左右前后管片错台和变形情况。
[0082]
主要包括由电脑101控制的全站仪100安装在每一块管片上的四个小棱镜104，小棱镜104安装在全站仪100可以测量到的该环管片预留好的第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔内。盾构机自动测量管片上浮数据可以监测整环的浮动情况，而左右前后管片错台和变形情况只能监测全站仪100的通视空间位置内的管片。
[0083]
管片上预留好的第一安装孔、第二安装孔、第三安装孔和第四安装孔是在管片前期设计时，需要对该隧道中使用的每一块管片加入四个小棱镜104安装孔，四个安装孔需要避开管片螺栓孔位置，具体设计如下：
[0084]
先对其中一块管片bi进行安装孔的设计，如图2、3所示，取管片上一个螺栓孔20 上ji点到管片内侧弧面顶点ei之间圆弧距离的中点ki点，则ki点即为第二安装孔的点位；再经过ki点做一条平行于管片内侧掘进方向右侧e
ifi
直线边的直线23，平行于管片迎千斤顶面内侧d
iei
圆弧边的圆弧12；同理，取螺栓孔20对角线位置螺栓孔18上的qi点到管片内侧弧面顶点ci点的中点wi，则该点即为第四安装孔的点位；再经过wi点做出一条平行于管片内侧掘进方向左侧c
idi
直线边的直线14，平行于管片背千斤顶面内侧c
ifi
圆弧边的圆弧34，直线23和圆弧34的交点即为第三安装孔，直线14和圆弧12的交点即为第四安装孔。
[0085]
如图4所示，b
i 1
管片类型安装孔设计和上述bi管片类型设计不同，区别在于b
i 1
管片上的圆弧1'2'和圆弧3'4'是基于管片bi设计的；管片bi的e
ifi
直线边与相邻的管片 b
i 1
的c
idi
直线边重合；延长管片bi圆弧12到管片bi的内侧掘进方向右侧e
ifi
直线边，交点为vi点；继续延长直到相邻的管片b
i 1
的内侧掘进方向右侧e
i 1fi 1
直线边，交点为v
i 1
点；
[0086]
同理，延长管片bi圆弧34到管片b
i 1
的e
i 1fi 1
直线边的交点u
i 1
；在管片b
i 1
上，以vi点以圆心，k
ivi
半径画圆，与圆弧v
ivi 1
相交的点即为b
i 1
管片的第一安装孔，经过在b
i 1
管片上的第一安装孔点做平行于b
i 1
管片内侧掘进方向左侧c
i 1di 1
直线边，与管片b
i 1
上圆弧3'4'的交点即为b
i 1
的第四安装孔；同理，以v
i 1
点以圆心，k
ivi
半径画圆，与圆弧v
ivi 1
相交的点即为b
i 1
管片的第二安装孔；经过管片b
i 1
上第二安装孔点做平行于b
i 1
的内侧掘进方向右侧e
i 1fi 1
直线边，与b
i 1
管片圆弧3'4'的交点即为 b
i 1
的第三安装孔；其他管片类型的安装孔设计和管片b
i 1
的设计相同。
[0087]
管片上预留好的四个安装孔在浇筑时需要嵌入陶瓷孔，陶瓷孔的内部螺纹为m4深度为8mm，方便小棱镜104拧进安装孔中。
[0088]
小棱镜104为的安装螺杆是长度为6mm的m4铝制品螺杆，其他棱镜外壳为塑料制品，方便现场安装拆除工作，可以重复利用。
[0089]
一种盾构机管片质量测量方法，如图8所示。
[0090]
在实际应用中，隧道设计时就基本确定使用哪种管片类型，当其中一环管片类型的管片制作出来后，先对该环每一块管片进行标定；标定工作只需要对该类型管片进行一次标定；标定工作是为了求出该块管片内侧中心坐标相对于棱镜安装孔上的棱镜坐标的标定数据，这样当管片拼装完成后，再根据标定数据计算出该块管片内侧中心坐标，具体标定工作如下：
[0091]
步骤一：把需要标定的管片放置在地面上，管片内侧向上，在管片的四个棱镜孔上安装4个小棱镜104，安装孔编号对应棱镜编号，即第一安装孔为1号棱镜，以此类推；在管片的中心位置安装小棱镜；同时保证安装小棱镜的棱镜面底端紧贴着管片内壁，保证5个棱镜面底端在管片内壁的弧面上；四个小棱镜、管片内侧的中心坐标的编号及坐标分别为
使五个小棱镜的棱镜面平行于该块管片背千斤顶面且小棱镜面对着全站仪方向；
[0092]
把管片上第一螺栓对齐标志201和第四螺栓对齐标志204相连并延长，与管片迎千斤顶面内侧d
iei
圆弧边和管片背千斤顶面内侧c
idi
圆弧边的交点分别为7号、10号点位，同理，把管片上第二螺栓对齐标志202和第三螺栓对齐标志203相连并延长，与管片迎千斤顶面内侧d
iei
圆弧边和管片背千斤顶面内侧c
idi
圆弧边的交点分别为8号、9号点位；在7号、8号、9号、10号点位上安装标定棱镜，保证7号、8号、9号、10号点位上标定棱镜和棱镜孔上4个小棱镜与标定棱镜在管片内壁的同一个弧面上；四个点的坐标分别为小棱镜与标定棱镜在管片内壁的同一个弧面上；四个点的坐标分别为使7号、8号、9号、10号点位上标定棱镜平行于该块管片背千斤顶面且棱镜的棱镜面对着全站仪方向；
[0093]
同时保证管片上的九个棱镜在全站仪100的可视空间内，使用全站仪100依次对准安装在管片上的九个棱镜，全站仪100测量出相关坐标数据。
[0094]
步骤二，以1号棱镜为原点，3号棱镜至1号棱镜的连线为x轴正方向，结合左手坐标系原理建立棱镜坐标系；利用公式(1)计算出该环b
iδ
管片2号棱镜和3号棱镜中间5号点位的坐标为：
[0095][0096]
根据公式(1)计算出该环b
iδ
管片1号棱镜和4号棱镜中间6号点位的坐标。
[0097]
步骤三，通过1号棱镜的坐标和3号棱镜的坐标计算出该1号棱镜和3号棱镜方位角α
iδ-l
、1号棱镜和3号棱镜俯仰角β
iδ-l
：
[0098][0099][0100]
当时，θ＝0
°
；
[0101]
当时，θ＝180
°
；
[0102]
当时，θ＝180
°
；
[0103]
当时，θ＝360
°
；
[0104]
利用1号棱镜和3号棱镜的坐标，计算出1号棱镜和3号棱镜两点连线的直线方程，如图5所示，经过2号棱镜向1号棱镜和3号棱镜两点连接的直线做垂线，垂线和1号棱镜和3号棱镜两点连接的直线的交点为16号点位根据点到直线距离公式，计算出2号棱镜到1号棱镜和3号棱镜连线直线的距离s，同时计算出坐标；计算出2号棱镜坐标与16号点位的连线和水平面的夹角为：
[0105][0106]
其中
[0107]
和连线相对和连线的滚动角为：
[0108][0109]
即γ
iδ-l
为2号棱镜相对1号棱镜和3号棱镜连线的滚动角。
[0110]
步骤四，根据公式(6)、方位角α
iδ-l
、俯仰角β
iδ-l
和滚动角γ
iδ-l
构建棱镜标定姿态矩阵m
lδ
：
[0111][0112]
步骤五，根据m
lδ
，计算出逆矩阵m
lδ-1
，结合已经测量出来的坐标，利用公式 (7)，计算管片中心在棱镜坐标系下的标定数据，并把标定数据记录在软件中：
[0113][0114]
同理，根据m
lδ-1
，结合已经测量出来的坐标，利用公式(7)，计算管片7号、8号、9号、10号点位在棱镜坐标系下的标定数据，并把标定数据记录在软件中；
[0115]
按照步骤一到步骤五，对每一块管片按照进行标定，并记录不同管片上相关点位的标定数据。
[0116]
盾构机管片成型质量测量方法中管片上浮的测量步骤如下：
[0117]
步骤一，当管片在隧道中拼装完毕后，在需要测量的管片的四个安装孔上安装四个小棱镜104，设置该环管片拼装k点位信息和安装小棱镜104的bi管片类型，在后期计算时，根据设置的管片类型信息，自动使用该测量管片类型的标定数据δ；从1号棱镜开始，人工使用全站仪100对准每一个小棱镜104，系统测量并记录和的坐标数据。
[0118]
步骤二，以1号棱镜为原点，3号棱镜至1号棱镜的连线为x轴正方向，结合左手坐标系原理建立棱镜坐标系；根据和坐标数据，以及公式(2)、公式(3)、公式(4)和
公式(5)计算此时管片下的1号棱镜和3号棱镜方位角α
i-l
、1号棱镜和3 号棱镜方位角俯仰角β
i-l
、2号棱镜相对1号棱镜和3号棱镜连线的滚动角γ
i-l
，根据公式(6)计算出新的棱镜姿态矩阵m
l2
。
[0119]
步骤三，利用m
l2
和公式(8)，结合1号棱镜坐标和标定数据，计算出该块管片内侧弧面中心坐标
[0120][0121]
同理，利用m
l2
和公式(8)，结合1号棱镜坐标和标定数据、标定数据、标定数据、标定数据，分别计算出该块管片7号点位坐标8号点位坐标9号点位坐标和10 号点位坐标
[0122]
步骤四，利用公式(9)同时根据5号坐标、该块管片内侧中心坐标和6号坐标的三个点坐标拟合出该环管片中心坐标和半径
[0123][0124]
其中
[0125][0126][0127][0128]
通过该环管片中心坐标和隧道的设计轴线进行对比计算出管片在初始测量时水平偏差和垂直偏差数据，记为初始偏差数据。
[0129]
步骤五，根据公式(9)计算出该环管片基于圆心圆的方程和平面方程；根据上述方法把该环管片可视空间上bi相邻的管片b
i 1
的坐标的坐标计算出来，根据上述方式，计算管片b
i 1
的初始偏差数据。
[0130]
步骤六，设置自动测量的间隔时间，根据设置时间测量bi管片4个小棱镜104新坐标，根据上述的计算方式，并拟合出新的该环管片中心坐标通过新的管片中心坐标
和隧道的设计轴线进行对比求出新的偏差数据，通过新的偏差数据和初始偏差数据进行对比，计算出管片的上浮数据。
[0131]
如图6所示，盾构机管片成型质量测量方法中左右错台计算方式是根据bi管片圆的方程和b
i 1
管片上的坐标，计算出点是否在该圆上，若点位不在由bi管片计算出来的圆上，根据点到平面的距离公式，计算出在bi管片拟合出来圆的平面的坐标计算坐标和bi管片拟合出来圆心坐标的距离根据bi管片拟合出来圆的半径和判断点在圆内或者圆外；
[0132]
若该点在bi管片拟合出来圆内，b
i 1
管片相对于bi块管片的内部；
[0133]
若该点在bi管片拟合出来圆外，b
i 1
管片相对于bi块管片的外部；
[0134]
计算出左右管片的错台量；由于管片在拼装时，两块管片拼装成型后可能呈现的是内张开和外张开，两块管片之间呈现一定的角度，这个角度引起来的误差不考虑。
[0135]
如图7所示，盾构机管片成型质量测量方法中计算前后环的错台数据是基于该环bi管片的和的坐标和下一环的(bi)'管片的和的坐标；由于盾构机拼装管片主要为错缝拼装，该环的bi管片的7号点位对应下一环的(bi)'管片的9号点位，由于两个点位在管片没有错台情况下，空间中坐标数据是相同的，当管片发生错台，两个点位在空间中的直线距离即为前后错台的数据。
[0136]
依据公式(10)计算出该环bi基于7号点位错台数据该环bi基于8号点位错台计算方式同理；该环左右相邻管片的前后环错台数据计算方式相同。
[0137][0138]
根据上述的计算方式，在全站仪100的可视空间内计算出管片的错台情况，同时根据对比本环内左右相邻管片和前后环数据的变化情况，分析出前后环管片的变形情况。同时系统将保留可视空间下的每一环管片拟合圆心的数据，分别计算出基于该块管片下的圆心坐标，系统依据初次的圆心坐标计算的偏差为初始数据，根据下一次测量数据计算出该环管片的上浮数据；依据全站仪100通视空间内测量管片数据的变化，可以实时跟踪出该环管片的变形情况。
[0139]
若管片上超过2个小棱镜104在测量时被遮挡，将放弃该块管片本次测量周期，控制全站仪100对该管片相邻管片的小棱镜104进行测量；同理，若该环管片在全站仪 100的可视空间上小棱镜100都被遮挡，本次测量显示失败。
[0140]
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对
其在形式上和细节上做出各种变化。