不通视高速相机链路测试系统

项目背景：

隧道冻土施工中，需要打圆拱行的小隧道来实施冻土作业,冻土作业可以把天然岩土变成冻土，可增加其强度和稳定性，隔绝地下水，这样就可以解决施工过程中崩塌等安全隐患，同时对地面环境的影响较小。

假设在冻土施工中通过小盾构机来开挖一半径5米的半圆的小隧道来实施冻土作业，要保证小盾构机机头的作业方向没有大的偏离，需要在施工过程中，不定期的测量机头所在的位置和作业方向。因为小隧道孔径只有0.3米左右，机头作业一定距离后，就有了机头在开挖洞口不可视的问题，采用传统的光学测量方法就不再可行；而采用陀螺仪检测，则成本太过高昂。

系统原理：

使用多个高速相机和标志物组成相机测量链，将不通视的待测目标和测量基准联系起来，进而传递测量待测目标相对于测量基准的三维位置。相机链式传递测量原理如图1所示

图1 测量原理

 

系统功能及效果：

从测量基准开始，通过共10个高速相机及其配套标志，接力传递测量最终目标的位置。高速相机间隔1.57米，角度18°，10级高速相机级联的测量精度达到最大位置偏差小于30mm。系统能成功解决在狭小空间内不通视测量问题，使工程人员能够在隧道挖掘过程中实时在场外监控机头位置并及时调整控制。