[发明专利]一种大型精密工业设备变形量与伺服角度检测方法

摘要

本发明公开了一种大型精密工业设备变形量与伺服角度检测方法，属于工业测量与大地测量交叉的技术领域。本发明使用了工业摄影测量系统、激光跟踪仪与高精度全站仪相结合的技术，主要发明内容有：①在基准尺的基础上，将激光跟踪仪测量的两根线段长度也作为摄影测量的长度基准，提高摄影测量空间尺度精度的同时也可以进行相互检核；②自制拍摄辅助伸缩杆，让测量相机能够以任何角度拍摄目标的任何位置，解决大型设备的观测难题；③借助激光跟踪仪建立的局部重力水平坐标系作为过渡，实现了摄影测量坐标系到大地坐标系的高精度转换。

主权项

1.一种大型精密工业设备变形量与伺服角度检测方法，其特征是：包括以下步骤：步骤一、现场踏勘：对工业设备的形状尺寸、外部环境、外围控制点点位分布及通视条件进行现场踏勘，确定工业设备的测量标志布设方案、激光跟踪仪架设点位、工业摄影测量系统架设点位和全站仪架设点位，在确定的测量标志处安装磁性基座；步骤二、建立激光跟踪仪坐标系并确定激光跟踪仪坐标系公共点标志：利用激光跟踪仪的测量水平面功能得到局部重力水平面，以激光跟踪仪中心为原点，水平面法线方向为Z轴，北方向为X轴，建立独立的右手空间直角坐标系，命名为激光跟踪仪坐标系，在磁性基座中安置激光跟踪仪反射球，以激光跟踪仪测量激光跟踪仪反射球位置，使各个磁性基座在激光跟踪仪坐标系中具有坐标，其中，有至少四个磁性基座定义为激光跟踪仪坐标系公共点标志；步骤三、建立摄影测量坐标系并确定摄影测量坐标系公共点标志：以摄影测量中心为原点，建立摄影测量坐标系，在磁性基座处固定一根基准尺，在磁性基座上放置摄影标志靶球，摄影标志靶球球心和激光跟踪仪反射球球心重叠，用工业摄影测量系统对工业设备进行摄影，获得摄影测量数据；通过测量，获得至少两条基准线段的真实长度，基准线段为磁性基座的球心坐标之间的连线，将基准线段长度带入摄影测量数据，对摄影测量数据进行平差解算，使磁性基座在摄影测量坐标系中具有坐标，同时获得摄影测量数据中基准尺平差解算的长度，将摄影测量数据中基准尺平差解算的长度与基准尺的真实长度进行比对，用以验证摄影测量解算成果的空间尺度精度；将定义为激光跟踪仪坐标系公共点标志的磁性基座定义为摄影测量坐标系公共点标志；步骤四、确定大地坐标系公共点标志：在工业设备所处建筑内侧墙面上布设全站仪的反射片，反射片位置对于内部观测墩和激光跟踪仪站点都要通视良好，观测角度合适，反射片在立体空间均匀分布；使用已在国家大地坐标系中定向的全站仪，测定所有反射片中心点在大地坐标系中的三维坐标；将激光跟踪仪手持测头顶住反射片中心，测定所有反射片中心在激光跟踪仪坐标系的三维坐标；步骤五、关联摄影测量坐标系与大地坐标系：由于激光跟踪仪坐标系公共点标志与摄影测量坐标系公共点标志位置相同，将其作为公共点对，计算摄影测量坐标系与激光跟踪仪坐标系的转换参数；以反射片中心点作为公共点对，计算激光跟踪仪坐标系与大地坐标系的转换参数；从而获得摄影测量坐标系与大地坐标系的转换参数，实现摄影测量坐标系与大地坐标系的关联；步骤六、重力与温度变形检测：在工业设备的不同重力与温度状态下会产生形变，测量人员携带测量相机，对工业设备多角度拍照测量并提取测量标志在摄影测量坐标系中的三维坐标，利用摄影测量坐标系与大地坐标系的转换参数获得工业设备在大地坐标系中的三维坐标，并利用这些坐标分析工业设备的变形量；步骤七、伺服角度检测：将步骤六中提取的测量标志坐标，利用摄影测量坐标系与大地坐标系的转换参数获得工业设备在大地坐标系中的三维坐标，计算工业设备上主要规则平面的法方向，通过与大地北方向的比较，检测伺服角度的精度。