全站儀在大型滾筒形位誤差檢測中的應(yīng)用

1、全站儀在大型滾筒形位誤差檢測中的應(yīng)用楊 國(上海寶鋼工業(yè)檢測公司，上海  201900)    摘  要：本文介紹一種可用于大型滾筒形位誤差檢測的全站儀，這是一種結(jié)合精密控制網(wǎng)的三維空間測量新方法，可有效解決大型設(shè)備形位誤差的檢測難題，從而大幅度提高設(shè)備安裝精度和檢修工作效率。    關(guān)鍵詞：形位誤差；控制網(wǎng)；滾筒；測量    寶鋼某渣處理車間采用滾筒法處理煉鋼過程中產(chǎn)生的鋼渣，這種工藝由一套寶鋼自主研發(fā)的滾筒法鋼渣處理設(shè)備來完成。處于液態(tài)的鋼渣

2、經(jīng)水冷降溫后倒人滾筒中，通過滾筒的旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部的一些工藝處理過程，將鋼渣直接處理成最終要求狀態(tài)并對可利用部分進(jìn)行回收。作為設(shè)備關(guān)鍵部分的滾筒，在承受高溫、高壓、大負(fù)荷的工況下，要保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，各部位的形位關(guān)系要求非常高。    經(jīng)長期運(yùn)行后，2#滾筒發(fā)生故障，一端旋轉(zhuǎn)軸嚴(yán)重磨損，且近軸端法蘭面嚴(yán)重變形。大修時(shí)，為了提高修配速度和精度，需精密檢測以下滾筒形位誤差：(1)筒體變形；(2)筒體法蘭面磨損；(3)筒體近軸端與遠(yuǎn)軸端的平行度與同心度。     一、測量要求   

3、60; 由圖1可知，為了判斷滾筒的整體形位關(guān)系是否發(fā)生變化，必須進(jìn)行如下形位檢測：(1)小法蘭圓度和平面度；(2)大法蘭圓度和平面度；(3)大法蘭圓面與小法蘭圓面平行度；(4)大法蘭圓心與小法蘭圓心同心度。    二、測量方法    從圖1可以看出滾筒的大、小法蘭直徑設(shè)計(jì)尺寸分別為8m和5m，二者間距6.8m。為保證滾筒在檢修期間不會(huì)發(fā)生因自重造成的變形，需將一個(gè)法蘭面平行于地面放置，可見要檢測出上述各項(xiàng)關(guān)系，采用常規(guī)的儀器和測量方法根本無法完成。    應(yīng)用全站儀

4、結(jié)合建立高精度空間三維控制網(wǎng)的方法，采集了筒體空間三維信息，然后進(jìn)行空間位置關(guān)系解算，最終獲得了所需的各種形位關(guān)系數(shù)據(jù)。    1測量方法    (1)高精度空間三維控制網(wǎng)的建立    全站儀可以通過測量點(diǎn)位距離和角度信息直接獲得目標(biāo)點(diǎn)相對于測站點(diǎn)的空間三維位置關(guān)系，但要完成特大型滾筒高精度形位誤差的檢測，必須從不同角度對測量本體的測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并用特殊的數(shù)據(jù)處理方法處理，以確保測量精度。    如圖2所示，在滾筒周圍建立了五個(gè)測量

5、控制點(diǎn)，解算出控制點(diǎn)在測量坐標(biāo)系下的三維空間坐標(biāo)值，并作為已知點(diǎn)使用。    (2)筒體空間數(shù)據(jù)的測量    測點(diǎn)布    設(shè)如圖3所示，在大、小法蘭平面上，沿圓周分別八個(gè)測點(diǎn)。    點(diǎn)位的測量    小法蘭圓面測量。在地面對徑兩側(cè)分別架站，分兩次測量圓周上的八個(gè)點(diǎn)，每一測站要求至少觀測三個(gè)已知控制點(diǎn)。    大法蘭圓面測量。在離地面6m高度左右的平臺(tái)上在

6、對徑兩側(cè)分別架站，分兩次測量圓周上的八個(gè)點(diǎn)，每一測站要求至少觀測到至少四個(gè)已知點(diǎn)，大大提高了測量精度。    (3)筒體形位關(guān)系的解算    第一步，將所有測量目標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)已知控點(diǎn)采用最小二乘法統(tǒng)一到測量坐標(biāo)系統(tǒng)下。    第二步，對小圓法蘭平面上的八個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行擬和計(jì)算，擬和出基準(zhǔn)平面（小法蘭圓面）和小法圓心。以小法蘭圓心為坐標(biāo)系原點(diǎn)，基準(zhǔn)平面為XOY平面，圓心與1#點(diǎn)的連線方向?yàn)閄軸方向，基準(zhǔn)平面的法線方向?yàn)閆軸方向，建立新的滾筒三維空間坐標(biāo)系。易知大法蘭的圓心坐標(biāo)即為兩

7、個(gè)平面的同心度偏差，而大法蘭圓面測點(diǎn)的Z坐標(biāo)則可以直接反映出兩個(gè)平面（大小法蘭平面）間的平行關(guān)系。    2測量精度評估    影響測量精度的主要環(huán)節(jié)是多個(gè)測站測點(diǎn)之間的統(tǒng)一問題，通過解算得到各個(gè)控制點(diǎn)經(jīng)過測站數(shù)據(jù)統(tǒng)一后的測量精度，見表1，完全可以滿足形位誤差的測量要求。         表1            &

8、#160;               單位：mm    三、測量結(jié)果分析    從測量結(jié)果（見表2、3)可知：(1)滾筒同心度最大方向偏差為1.9mm，雖然磨損和變形較為嚴(yán)重，但同心度較好，并非是造成設(shè)備故障的主要原因；(2)由于大法蘭表面已經(jīng)變形，大、小法蘭間距相差12.5mm，平行關(guān)系已大大超出限差要求，必須全面修復(fù)。       表2  大小法蘭圓面同心度偏差 單位：mm   表3  大法蘭圓面相對于小法蘭圓面平行度偏差結(jié)果