8_第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測(cè)量.ppt

第十一章 第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測(cè)量 內(nèi)容提要 主要內(nèi)容 精密微型安裝測(cè)量控制網(wǎng)的建立 設(shè)備安裝和檢校測(cè)量?jī)x器與方法 精密定線 短邊方位傳遞和姿態(tài)準(zhǔn)直 三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 大型天線安裝測(cè)量實(shí)踐 重點(diǎn) 設(shè)備安裝方法 定線定位方法 工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 8 1精密微型安裝測(cè)量控制網(wǎng)的建立 在線狀設(shè)備的安裝 可建立直伸邊角測(cè)量網(wǎng) 一 直伸三角形網(wǎng) 8 1精密微型安裝測(cè)量控制網(wǎng)的建立 二 環(huán)形控制網(wǎng) 測(cè)高環(huán)形三角網(wǎng) 大地四邊形環(huán)鎖1 測(cè)高環(huán)形三角網(wǎng) 8 1精密微型安裝測(cè)量控制網(wǎng)的建立 8 1精密微型安裝測(cè)量控制網(wǎng)的建立 三 3維控制網(wǎng)采用全站儀 激光跟蹤儀可以同時(shí)獲得精度相匹配的斜距 水平角 天頂距等觀測(cè)元素 經(jīng)過三維網(wǎng)整體平差可一次性得到網(wǎng)中各待定點(diǎn)的三維坐標(biāo) x y z 意義 不僅避免了二次布網(wǎng) 觀測(cè)和平差的繁瑣工作 也避免了一些相關(guān)元素分開處理在精度上 時(shí)間上和信息上帶來的損失 理論上更加完善 四 高程控制網(wǎng)安裝測(cè)量的高程控制網(wǎng)一般仍布設(shè)成水準(zhǔn)網(wǎng)的形式 8 2設(shè)備安裝和檢校測(cè)量?jī)x器與方法 一 傳統(tǒng)的測(cè)量方法主要有機(jī)械測(cè)量法 光學(xué)測(cè)量法和電學(xué)測(cè)量法等 機(jī)械測(cè)量法是用機(jī)械的方法對(duì)天線進(jìn)行檢測(cè) 主要有樣板法 旋轉(zhuǎn)樣板法和固定樣板法 和數(shù)控機(jī)床法兩種 至今還為天線行業(yè)所應(yīng)用光學(xué)測(cè)量法主要有雙五棱鏡法 經(jīng)緯儀鋼帶尺法和五棱鏡帶尺法等其他測(cè)量方法還有鋼絲測(cè)距法 激光測(cè)距法 微波測(cè)距法和小車測(cè)量法等 8 2設(shè)備安裝和檢校測(cè)量?jī)x器與方法 三 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量原理 將被測(cè)物置于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量空間 可獲得被測(cè)物上各點(diǎn)的坐標(biāo)位置 根據(jù)這些點(diǎn)的空間坐標(biāo)值 經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算 求出被測(cè)物的幾何尺寸 形狀和位置 8 3精密定線 短邊方位傳遞和姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量 1 外插定線 一 精密定線的方法 2 內(nèi)插定線 3 歸化法定線 8 3精密定線 短邊方位傳遞和姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量 4 機(jī)械法準(zhǔn)直測(cè)量是在二個(gè)給定的基準(zhǔn)點(diǎn)間吊掛一條引張線 利用垂直投影儀測(cè)量各中間點(diǎn)偏離該引張線的偏離值 所以機(jī)械法準(zhǔn)直也稱為引張線法準(zhǔn)直 一 精密定線的方法 如果在測(cè)點(diǎn)處安裝位移傳感器 如電感位移傳感器 也可實(shí)現(xiàn)引張線測(cè)量的自動(dòng)化 8 3精密定線 短邊方位傳遞和姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量 主要誤差來源及對(duì)策 儀器和目標(biāo)對(duì)中誤差采用強(qiáng)制對(duì)中望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差 1 互瞄十字絲 2 互瞄內(nèi)覘標(biāo)經(jīng)緯儀垂軸傾斜誤差 1 加入垂直軸傾斜改正 2 在各測(cè)回之間 重新調(diào)整儀器汽泡居中 3 雙軸補(bǔ)償功能對(duì)垂直軸傾斜進(jìn)行自動(dòng)改正 二 短邊方位傳遞 一 準(zhǔn)直測(cè)量中各坐標(biāo)系的定義1 星體坐標(biāo)系由轉(zhuǎn)臺(tái)上的定位銷w1 w2 w3確定 坐標(biāo)系原點(diǎn)為三個(gè)定位銷所確定的空間圓之圓心o w1 w2的連線確定某一軸線方向 一般為Z軸正向 w3到該連線的垂線方向確定另一軸線方向 一般為Y軸正向 按照右手規(guī)則確定第三軸線方向 三 衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量方法 一 準(zhǔn)直測(cè)量中各坐標(biāo)系的定義2 立方鏡坐標(biāo)系由立方鏡幾何中心及表面法線確定 坐標(biāo)系原點(diǎn)為立方鏡幾何中心 以其中兩個(gè)相互垂直的表面法線確定某兩個(gè)坐標(biāo)軸方向 右手規(guī)則確定第三軸 立方鏡正面法線確定軸正向 左側(cè)面法線確定軸正向 三 衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量方法 二 準(zhǔn)直測(cè)量方法準(zhǔn)直測(cè)量方法基于三臺(tái)或三臺(tái)以上的高精度電子經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng) 通過系統(tǒng)定向和角度準(zhǔn)直測(cè)量 依據(jù)數(shù)學(xué)解算獲取星體坐標(biāo)系和立方鏡坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系 三 衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量方法 三 立方鏡坐標(biāo)系的建立 四 星體坐標(biāo)系建立 五 立方鏡坐標(biāo)系與星體坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換 三 衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測(cè)量方法 8 4三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 測(cè)量原理 一 極坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng) 8 4三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 1 測(cè)量原理 二 經(jīng)緯儀交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 2 系統(tǒng)構(gòu)成硬件主要由兩臺(tái)以上T2000 T3000 TM5100電子經(jīng)緯儀 多路串口轉(zhuǎn)換卡 T LINK 基準(zhǔn)尺 工業(yè)測(cè)量用腳架 聯(lián)機(jī)電纜 激光目鏡 照準(zhǔn)標(biāo)志 臺(tái)式微機(jī)或便攜機(jī)等組成 目前的主流儀器是TM5100A馬達(dá)電子經(jīng)緯儀 3 系統(tǒng)作業(yè)模式探討4 提高系統(tǒng)精度的措施 二 經(jīng)緯儀交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 8 4三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 1 測(cè)量原理近景攝影測(cè)量原理如圖 通過二臺(tái)高分辨率的相機(jī)對(duì)被測(cè)物同時(shí)拍攝 得到物體的2個(gè)二維影像 經(jīng)計(jì)算機(jī)圖像匹配處理后得到精確的三維坐標(biāo) 三 近景攝影測(cè)量系統(tǒng) 2 系統(tǒng)構(gòu)成脫機(jī)測(cè)量系統(tǒng)可采用單臺(tái)數(shù)字相機(jī) 在二個(gè)或多個(gè)位置對(duì)被測(cè)物進(jìn)行拍攝 然后將圖像輸入計(jì)算機(jī)即可進(jìn)行圖像處理 多臺(tái)相機(jī)聯(lián)機(jī)測(cè)量可以實(shí)時(shí)得到待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo) 三 近景攝影測(cè)量系統(tǒng) 8 4三維工業(yè)測(cè)量系統(tǒng) 1 測(cè)量原理原理同樣是解三角形 首先考慮平面定位的原理 其次是多臺(tái)儀器空間距離交會(huì) 四 距離交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 2 系統(tǒng)構(gòu)成整體式有多桿式或超聲式坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 多桿式是通過桿的伸長(zhǎng)或縮短來測(cè)量距離 超聲式則通過超聲波發(fā)射和接收來測(cè)量距離 組合式系統(tǒng)用三臺(tái)以上距離傳感器 測(cè)距儀 全站儀或激光干涉儀 組成距離交會(huì)系統(tǒng) 通過系統(tǒng)定向方法確定每臺(tái)儀器的三維坐標(biāo) 就可以建立起測(cè)量系統(tǒng) 四 距離交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 3 系統(tǒng)應(yīng)用以天線測(cè)量為例 美國(guó)GBT天線主面安裝就采用了距離交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 三臺(tái)測(cè)距儀 2臺(tái)TC2002和1臺(tái)TDM5005 安置在饋源支撐結(jié)構(gòu)上 其自身位置通過距離后方交會(huì) 觀測(cè)地面上一系列已知點(diǎn) 獲得 然后三臺(tái)儀器對(duì)主面上的目標(biāo)進(jìn)行距離測(cè)量 可以得到待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo) 測(cè)量精度優(yōu)于 1mm 測(cè)量范圍在100m左右 四 距離交會(huì)測(cè)量系統(tǒng) 1 測(cè)量原理是利用空間支導(dǎo)線的原理實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)測(cè)量 五 關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 2 系統(tǒng)構(gòu)成是一種便攜的接觸式測(cè)量?jī)x器 對(duì)空間不同位置測(cè)量點(diǎn)的接觸實(shí)際上模擬人手臂的運(yùn)動(dòng)方式 儀器由測(cè)量臂 碼盤 測(cè)頭等組成 各關(guān)節(jié)之間測(cè)量臂的長(zhǎng)度是固定的 測(cè)量臂之間的轉(zhuǎn)動(dòng)角通過光柵編碼度盤實(shí)時(shí)得到 轉(zhuǎn)角讀數(shù)的分辨力可達(dá) 1 0 3 提高系統(tǒng)精度的措施4 系統(tǒng)應(yīng)用 五 關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 系統(tǒng)功能主要包括以下九個(gè)方面內(nèi)容 1 設(shè)備聯(lián)機(jī)與控制 2 系統(tǒng)定向 3 坐標(biāo)測(cè)量 4 近距加常數(shù)修正 5 數(shù)據(jù)管理及編輯 6 坐標(biāo)系的生成與轉(zhuǎn)換 7 測(cè)量數(shù)據(jù)分析與計(jì)算 8 數(shù)據(jù)的輸入 輸出 9 測(cè)量數(shù)據(jù)的可視化 六 工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)軟件 8 5大型天線安裝測(cè)量實(shí)踐 1 基本設(shè)計(jì)參數(shù)拋物環(huán)面天線的幾何結(jié)構(gòu)如圖 M為坐標(biāo)系xoz中的標(biāo)準(zhǔn)拋物線 F為焦點(diǎn) 拋物環(huán)面天線是拋物母線M以R為旋轉(zhuǎn)半徑 并繞與其焦軸成 2 夾角的軸線 即Z 軸 旋轉(zhuǎn)而成的 主要參數(shù) f 焦距 R 旋轉(zhuǎn)半徑 偏轉(zhuǎn)角 天線的生成軸與波束輻射方向之間的夾角 一 天線的基本設(shè)計(jì)參數(shù)及曲面方程 2 曲面方程 一 天線的基本設(shè)計(jì)參數(shù)及曲面方程 二 安裝測(cè)量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 1 設(shè)計(jì)坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系設(shè)計(jì)坐標(biāo)系 O XYZ是拋物母線M所在的坐標(biāo)系 用以描述天線的輻射特性 將其定義為設(shè)計(jì)坐標(biāo)系 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系 坐標(biāo)系O X Y Z 是天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系 在該坐標(biāo)系中其數(shù)學(xué)模型和幾何特征比較簡(jiǎn)單 定義為結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系 與設(shè)計(jì)坐標(biāo)系的關(guān)系如下 式中 為偏轉(zhuǎn)角 2 施工坐標(biāo)系施工坐標(biāo)系OS XSYSZS服務(wù)于天線的現(xiàn)場(chǎng)施工 如圖 施工坐標(biāo)系的原點(diǎn)OS為設(shè)計(jì)給定 可在實(shí)地選出 XSOSYS平面為水平面 ZS為鉛垂線的反方向 XS方向?yàn)樘炀€中心波束的指向在水平面的投影 YS軸與XS垂直并按右手坐標(biāo)系定出 該坐標(biāo)系主要用于放樣饋源樓 測(cè)量墩及天線座架基礎(chǔ)等土建施工工作 二 安裝測(cè)量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 3 設(shè)計(jì)坐標(biāo)系的工作姿態(tài)在工作姿態(tài)下 天線的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系的原點(diǎn)為V X軸 焦軸 的大地方位角為A 俯仰角 焦軸與水平面的夾角 為 Y 姿態(tài)傾斜角 Y軸與水平面的夾角 為 與施工坐標(biāo)系的關(guān)系 在工作姿態(tài)下 天線原點(diǎn)V在施工坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為 XV YV ZV 將施工坐標(biāo)系平移到V點(diǎn)后 按坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法可以將施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到天線的工作姿態(tài)下 1 繞YS軸旋轉(zhuǎn) Y使XS與X軸重合 2 繞X軸旋轉(zhuǎn) X使YS與Y軸重合 二 安裝測(cè)量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 4 測(cè)量坐標(biāo)系測(cè)量坐標(biāo)系是建立天線施工控制網(wǎng)而采用的坐標(biāo)系 其原點(diǎn)OC可以任意選取 XCOCYC平面為水平面 ZC為鉛垂線的反方向 XC方向?yàn)檎姹狈较?YC軸與XC垂直并按左手坐標(biāo)系定義定出 與施工坐標(biāo)系的關(guān)系如圖8 5 5所示 公式為 二 安裝測(cè)量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 式中 X0 Y0為OS在測(cè)量坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo) Z0為土建施工零點(diǎn)的高程值 A為天線的天文方位角 1 大地測(cè)量控制網(wǎng)為了精確獲得天線原點(diǎn)的大地坐標(biāo) 用于計(jì)算到衛(wèi)星的方位和俯仰角 和方位基準(zhǔn) 需要在施工現(xiàn)場(chǎng)確定天線的原點(diǎn) 然后布設(shè)大地控制網(wǎng)進(jìn)行定位和定向測(cè)量 三 測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè) 2 施工測(cè)量控制網(wǎng)目的 是為座架地腳螺栓的放樣 饋源樓的放樣及天線安裝測(cè)量控制網(wǎng)的施工放樣服務(wù) 分為平面網(wǎng)和高程網(wǎng) 1 平面網(wǎng) 邊角網(wǎng) 2 高程網(wǎng)聯(lián)測(cè)到國(guó)家大地水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)上 施工高程網(wǎng)中的4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)形成局部水準(zhǔn)網(wǎng) 三 測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè) 3 安裝測(cè)量控制網(wǎng)安裝測(cè)量控制網(wǎng)主要為天線安裝工作服務(wù) 包括背架組裝及測(cè)量 面板水平拼裝 座架測(cè)量與調(diào)整 天線工作姿態(tài)下測(cè)量與調(diào)整以及饋源軌道安裝調(diào)整等 三 測(cè)量控制網(wǎng)的布設(shè) 1 面板調(diào)整方案 1 直接三維放樣 2 只調(diào)整法向偏差2 水平拼裝精度精度為 1mm左右3 水平拼裝方法水平拼裝分兩步 1 平面到位 2 調(diào)法向偏差4 拼裝工作流程及結(jié)果 四 天線面板水平拼裝 圖8 5 11天線水平拼裝后全圖及分區(qū)情況 1 天線吊裝后變形觀測(cè)2 測(cè)量與調(diào)整 五 工作姿態(tài)下測(cè)量與調(diào)整 在工