工業(yè)設(shè)備的安裝及其檢校測量(共102頁).ppt

1、第八章第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量 學(xué)習(xí)要點： 1、精密微型安裝測量控制網(wǎng)的建立 2、設(shè)備安裝和檢校測量儀器與方法 3、精密定線、短邊方位傳遞和姿態(tài)準(zhǔn)直 4、三維工業(yè)測量系統(tǒng) 5、大型天線安裝測量實踐第八章第八章 工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量工業(yè)設(shè)備的安裝和檢校測量 一、安裝和檢較的一、安裝和檢較的主要任務(wù)主要任務(wù)： 根據(jù)設(shè)計和工藝的總要求，將大量的工藝設(shè)備構(gòu)件和的需要安置到、，同時在設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中進行必要的檢測和測量。 二、直伸三角網(wǎng)二、直伸三角網(wǎng)： 1、思路： 沿要測量的直線布設(shè)控制點，且控制點近似成一條直線。直伸三角形網(wǎng) 1、在線狀設(shè)備的安裝，可建立直伸邊角測量網(wǎng)

2、2、邊長觀測誤差方程：3、方向觀測誤差方程：)(ijldxdxvsijjisijDijjijiijiDijldyxxdyxxdv |0000 三、環(huán)行控制網(wǎng)：三、環(huán)行控制網(wǎng)： 1 1、測高環(huán)行三角網(wǎng)：以測邊、測高到達(dá)高精、測高環(huán)行三角網(wǎng)：以測邊、測高到達(dá)高精度測角的目的。度測角的目的。 優(yōu)點：測邊精度比測角精度高。優(yōu)點：測邊精度比測角精度高。 方法：先測量兩條短邊再從長邊上測量高。方法：先測量兩條短邊再從長邊上測量高。 2、大地四邊形環(huán)鎖優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)堅強，只測邊不測角。 方法：測量四條邊。 四、三維控制網(wǎng)：四、三維控制網(wǎng)： 1 1、原理：采用全站儀、原理：采用全站儀/ /激光跟蹤儀可以同時激光

3、跟蹤儀可以同時獲得精度相匹配的斜距、水平角、天頂距等獲得精度相匹配的斜距、水平角、天頂距等觀測元素，經(jīng)過三維網(wǎng)整體平差可一次性得觀測元素，經(jīng)過三維網(wǎng)整體平差可一次性得到網(wǎng)中各待定點的三維坐標(biāo)到網(wǎng)中各待定點的三維坐標(biāo)x x、y y、z z。 2 2、意義：防止了二次布網(wǎng)、觀測和平差的煩、意義：防止了二次布網(wǎng)、觀測和平差的煩瑣工作；防止了一些相關(guān)元素分開處理在精瑣工作；防止了一些相關(guān)元素分開處理在精度上、時間上和信息上帶來的損失，理論上度上、時間上和信息上帶來的損失，理論上更加完美。更加完美。 五、高程控制網(wǎng)：五、高程控制網(wǎng)： 仍然采用傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測量方法。仍然采用傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測量方法。設(shè)備安

4、裝和檢校測量儀器與方法設(shè)備安裝和檢校測量儀器與方法 一、傳統(tǒng)天線測量方法分類：一、傳統(tǒng)天線測量方法分類： 1 1、機械測量方法：是用機械的方法對天線進、機械測量方法：是用機械的方法對天線進行檢測，主要有樣板法旋轉(zhuǎn)樣板法和固定行檢測，主要有樣板法旋轉(zhuǎn)樣板法和固定樣板法和數(shù)控機床法兩種，至今還為天線樣板法和數(shù)控機床法兩種，至今還為天線行業(yè)所應(yīng)用；行業(yè)所應(yīng)用； 2 2、光學(xué)測量法：、光學(xué)測量法： 雙五棱鏡法；經(jīng)緯儀帶鋼尺法；五棱鏡帶尺雙五棱鏡法；經(jīng)緯儀帶鋼尺法；五棱鏡帶尺法。法。 3 3、其它測量方法：、其它測量方法： 鋼絲測距法；激光測距法；微波測距法；小鋼絲測距法；激光測距法；微波測距法；小車測

5、量法。車測量法。 二、樣板法： 1、旋轉(zhuǎn)樣板法：(利用旋轉(zhuǎn)拋物面天線成形原理 優(yōu)點：樣板設(shè)計制造比較容易，操作方便，讀數(shù)直觀；既可檢測一般精度的輻射面，又可檢測高精度的反射面；樣板不僅是檢測工具，還是安裝和調(diào)整反射面的裝置。 缺點：系統(tǒng)建立煩瑣需其它儀器輔助；對大尺寸天線測量困難；測量效率低，人工讀數(shù)易出錯。 2、固定樣板法：利用天線成型模具作為測量工具。 三、雙五棱鏡法： 1、組成：由一臺準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡和兩塊五棱鏡組成。 2、優(yōu)點：可以測量拋物面在不同仰角時的外表精度。 3、缺點：結(jié)構(gòu)繁雜，不能檢測非圓形天線。 四、經(jīng)緯儀帶尺法： 方法：用經(jīng)緯儀測垂直角，用鋼尺測弧長，然后計算偏差并調(diào)整。 注意

6、點：必須保證經(jīng)緯儀的垂直軸和天線的旋轉(zhuǎn)軸重合；用高精度的經(jīng)緯儀。 五、射電全息法： 1、原理：利用天線的遠(yuǎn)場復(fù)方向圖與天線口面上的場分布間的傅立葉變換關(guān)系，由遠(yuǎn)場方向圖的測量來反推天線口面上的場分布，并由天線口面上的相位分布，用光線追跡得到天線外表相對于理想拋物面偏差的信息。 2、影響精度因素：接受機噪音、指向和跟蹤誤差、大氣閃爍、天線饋源的相位響應(yīng)和信號源的偏振效應(yīng)等。 3、缺點：測小口徑天線時精度低；射電源數(shù)量和空間分布有限；不能用于天線初裝。 六、三坐標(biāo)測量機三坐標(biāo)測量機： 1、測量原理：將被測物體安置于三坐標(biāo)測量機中測量，可獲得被測物體各點的坐標(biāo)，通過這些坐標(biāo)，經(jīng)過數(shù)學(xué)運算可求出被測物

7、體的幾何尺寸、形狀和位置。 2、組成： 主機、測頭、電氣系統(tǒng)。 3、優(yōu)點：通用性強、測量范圍大、精度高、能與柔性系統(tǒng)相連。 4、缺點：測量尺寸較?。唤佑|測量；系統(tǒng)價格昂貴；只能用于室內(nèi)測量。 精密定線、方位傳遞 和準(zhǔn)直測量 一、精密定線方法一、精密定線方法： 1、 外插定線步驟： 、將儀器安置于B，盤左照準(zhǔn)A，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出1點。 、盤右照準(zhǔn)A，倒轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡定出1點。 、取1和1中點為待定點1點。AB111 2、內(nèi)插定線步驟： 、將儀器安置于近似于AB直線上一點P。 、計算PP的距離=Sa*b/(Sa+Sb)。 、沿PP方向改化得P點。ABBPPb3、歸化法定線？SaSb一.精密定線的方法 3、

8、準(zhǔn)直測量分類： 光學(xué)機械法；激光準(zhǔn)直法；波帶板激光準(zhǔn)直法。 4、機械法準(zhǔn)直測量：是在二個給定的基準(zhǔn)點間吊掛一條引張線，利用垂直投影儀測量各中間點偏離該引張線的偏離值，所以機械法準(zhǔn)直也稱為引張線法準(zhǔn)直。 如果在測點處安裝位移傳感器如電感位移傳感器，也可實現(xiàn)引張線測量的自動化：二、短邊方位傳遞二、短邊方位傳遞 1、主要誤差影響：系統(tǒng)誤差和偶然誤差。 2、系統(tǒng)誤差分類：對中誤差：儀器對中誤差；目標(biāo)偏心誤差。望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦誤差。垂直軸傾斜誤差。 3、照準(zhǔn)標(biāo)志要求：形狀、大小便于精確瞄準(zhǔn)；沒有測量相位差；反差大，亮度好；沒有偏心差。 4、短邊方位角傳遞方法：互瞄十字絲；互瞄內(nèi)覘標(biāo)。 二、短邊方位傳遞 主要誤

9、差來源及對策： 儀器和目標(biāo)對中誤差 采用強制對中 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 1參加垂直軸傾斜改正 2在各測回之間，重新調(diào)整儀器汽泡居中 3雙軸補償功能對垂直軸傾斜進行自動改正三、衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測量方法 一準(zhǔn)直測量中各坐標(biāo)系的定義： 1、星體坐標(biāo)系 由轉(zhuǎn)臺上的定位銷w1、w2、 w3確定。坐標(biāo)系原點為三個定位 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)那么確定第三 軸線方向。三、衛(wèi)星安裝姿態(tài)準(zhǔn)直測量方法 一準(zhǔn)直測量中各坐標(biāo)系的定義： 2、立方鏡坐標(biāo)

10、系 由立方鏡幾何中心及表 面法線確定，坐標(biāo)系原點為 立方鏡幾何中心，以其中兩 個相互垂直的外表法線確定 某兩個坐標(biāo)軸方向，右手規(guī) 那么確定第三軸。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)直測量方法 二準(zhǔn)直測量方法： 準(zhǔn)直測量方法基于三臺 或三臺以上的高精度電子經(jīng) 緯儀測量系統(tǒng)，通過系統(tǒng)定 向和角度準(zhǔn)直測量，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)換四、三維工業(yè)測量系統(tǒng) 1、按硬件分類： 極坐標(biāo)測量系統(tǒng)；經(jīng)緯儀交會系統(tǒng)；攝影測量系統(tǒng)；距離交會系統(tǒng)；關(guān)節(jié)

11、式坐標(biāo)測量機。 2、按測量原理分類： 極坐標(biāo)法；角度前方交會法；距離前方交會法；空間支導(dǎo)線。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 一、極坐標(biāo)測量系統(tǒng)8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 二、經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng) 1、測量原理：8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 二、經(jīng)緯儀交會測量系統(tǒng) 2、系統(tǒng)構(gòu)成 硬件主要由兩臺以上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)測量用腳架、聯(lián)機電纜、激光目鏡、照準(zhǔn)標(biāo)志、臺式微機或便攜機等組成，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8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 三、近景攝影測量系統(tǒng) 1、測量原理 近景攝影

12、測量原理如圖，通過二臺高分辨率的相機對被測物同時拍攝，得到物體的2個二維影像，經(jīng)計算機圖像匹配處理后得到精確的三維坐標(biāo)。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 三、近景攝影測量系統(tǒng) 2、系統(tǒng)構(gòu)成 脫機測量系統(tǒng)可采用單臺數(shù)字相機，在二個或多個位置對被測物進行拍攝，然后將圖像輸入計算機即可進行圖像處理。 多臺相機聯(lián)機測量可以實時得到待測點的三維坐標(biāo)。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 四、距離交會測量系統(tǒng) 1、測量原理 原理同樣是解三角形，首先考慮平面定位的原理。其次是多臺儀器空間距離交會。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 四、距離交會測量系統(tǒng) 2、系統(tǒng)構(gòu)成 整體式有多桿式或 超聲式坐標(biāo)測量機，多 桿式是通過桿的伸長或 縮短來測

13、量距離，超聲 式那么通過超聲波發(fā)射和 接收來測量距離。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 組合式系統(tǒng)用三臺以上距離傳感器測距儀、 全站儀或激光干預(yù)儀組成距離交會系統(tǒng)，通過系統(tǒng)定向方法確定每臺儀器的三維坐標(biāo)，就可以建立起測量系統(tǒng)。8.4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 四、距離交會測量系統(tǒng) 3、系統(tǒng)應(yīng)用 以天線測量為例，美國 GBT天線主面安裝就采用了距 離交會測量系統(tǒng)，三臺測距儀 2臺TC2002和1臺TDM5005 安置在饋源支撐結(jié)構(gòu)上，其自 身位置通過距離前方交會觀 測地面上一系列點獲 得，然后三臺儀器對主面上的 目標(biāo)進行距離測量，可以得到 待測點的三維坐標(biāo)，測量精度 優(yōu)于1mm，測量范圍在100 m 左右。8.

14、4 三維工業(yè)測量系統(tǒng) 五、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機 1、測量原理 利用空間支導(dǎo)線的原理實現(xiàn)三維坐標(biāo)測量。 五、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機 2、系統(tǒng)構(gòu)成 是一種便攜的接觸式測量儀器，對空間不同位置測量點的接觸實際上模擬人手臂的運動方式。儀器由測量臂、碼盤、測頭等組成，各關(guān)節(jié)之間測量臂的長度是固定的，測量臂之間的轉(zhuǎn)動角通過光柵編碼度盤實時得到，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(小型工件的裝配 六、工業(yè)測量系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)功能主要包括以下九個方面內(nèi)容： 1設(shè)備聯(lián)機與控制 2系統(tǒng)定向 3坐標(biāo)測量 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測量數(shù)據(jù)分析與計算 8數(shù)據(jù)的輸

15、入、輸出 9測量數(shù)據(jù)的可視化 一、天線的根本設(shè)計參數(shù)及曲面方程 1、根本設(shè)計參數(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(xiàn)為焦點。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、天線的根本設(shè)計參數(shù)及曲面方程 2. 曲面方程 二、安裝測量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 1、設(shè)計坐標(biāo)系和結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系 設(shè)計坐標(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)計坐標(biāo)系。 結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系：坐標(biāo)系O-XYZ是天線結(jié)構(gòu)設(shè)計的坐標(biāo)系，在該坐標(biāo)系

16、中其數(shù)學(xué)模型和幾何特征比較簡單，定義為結(jié)構(gòu)坐標(biāo)系，與設(shè)計坐標(biāo)系的關(guān)系如下式中為偏轉(zhuǎn)角： 二、安裝測量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 2、施工坐標(biāo)系 施工坐標(biāo)系OS-XSYSZS效勞于天線的現(xiàn)場施工，如圖，施工坐標(biāo)系的原點OS為設(shè)計給定，可在實地選出，XSOSYS平面為水平面，ZS為鉛垂線的反方向，XS方向為天線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、測量墩及天線 座架根底等土建施工工作。 二、安裝測量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 3、設(shè)計坐標(biāo)系的工作姿態(tài) 在工作姿態(tài)下，天線的設(shè)計 坐標(biāo)系的原點為V，X軸焦軸 的大地方位角為A，俯仰角焦 軸與水平面的

17、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、安裝測量所用坐標(biāo)系及其相互關(guān)系 4、測量坐標(biāo)系 測量坐標(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方向為真北方向，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8-60所示，公式為： 式中：X0、Y0為OS在測量

18、坐標(biāo)系中的平面坐標(biāo)，Z0為土建施工零點的高程值，A為天線的天文方位角。 三、測量控制網(wǎng)的布設(shè) 1、大地測量控制網(wǎng) 為了精確獲得天線原 點的大地坐標(biāo)用于計算到 衛(wèi)星的方位和俯仰角和方 位基準(zhǔn)，需要在施工現(xiàn)場確 定天線的原點，然后布設(shè)大 地控制網(wǎng)進行定位和定向測 量。 2、施工測量控制網(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量控制網(wǎng)的施工放樣效勞，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)測到國家大地水準(zhǔn)網(wǎng)點上，施工高程網(wǎng)中的4個水準(zhǔn)點形成局部水準(zhǔn)網(wǎng)。 3、安裝測量控制網(wǎng) 安裝測量控制網(wǎng)主 要為天線安裝工作服 務(wù)，包括背架組裝及測 量、面板水平拼裝、座 架測量與調(diào)整、天線工 作姿態(tài)下測量與調(diào)整以 及饋