精密定位与垂准测量分解

1、1.第6章精密定位和垂直测量，6-1精密定位测量1。概述设备定位的本质是使用精密测量仪器和方法来满足它们的几何轴或物理轴之间的关系。这些轴线关系包括直线度、曲线、水平度、倾斜度、平行度和垂直度。一般来说，设备精确定位的基本过程是根据固定在设备上表示其几何或物理轴线的测量标记与控制网点之间的位置关系计算定位要素，然后根据计算出的定位要素对设备进行现场定位。2.大型精密仪器和结构的安装需要相当高的定位和调平精度。为了保证各种大型精密仪器和结构的顺利安装和安全运行，常规的测量仪器和工具是不够的，必须采用精密工程测量技术、全球定位系统技术和工业测量技术来达到所需的安装精度。(1)精密测距技术精密测距技

2、术主要由短距离和微距离机械测量技术组成，如由各种定长杆尺和定长铟瓦线尺组成的带有测微器的测量仪器，用于测量距离变化的应变片和引伸计，以及中长距离光电测量技术，如红外光电测距仪和精密激光测距仪。3、(2)安装工程设备，采用精密水准测量技术进行水准测量。大距离相对高程测量是用导电法连接水准仪和可调水准尺，在长距离、大跨度、异形面的高精度水准测量中，用精密水准仪进行水准测量。精密高程测量技术主要采用微水准测量、激光水准测量和静力水准测量。前者采用专用的微型液位计和激光液位计，后者利用各种传感器根据连通管原理测量容器的液位，同时获得十至数百个测量点的高程，具有高精度、遥测、自动化、移动和连续测量的特点

3、。精密安装基线测量技术精密基线测量，又称精密对准测量，是一种精密安装直线设备或精密测量水平位移的方法。其基本原理是通过光学瞄准线、机械拉力线或激光束在两个参考点之间建立一条参考线，从而测量设备上观察点相对于参考线的偏差值，从而将设备调整安装到参考线上或测量水平位移。安装施工精密定位测量技术在安装工程中，高精度经纬仪、激光水平仪、激光经纬仪和激光准直仪被广泛用于对准、定位和定向。特别是成套单元设备，激光测量仪检测明显优于拉线法、普通水准仪法和经纬仪法，且操作简单。6、6-1精密定位测量，平面定位常用的方法有：基线法、弦偏移法、距离交会法、极坐标法等。短视线几何水准测量仍然是设备高程定位中广泛使用

4、的有效方法。此外，还采用静力水准测量和微水准测量方法，计算机与电子测角系统配合，空间交会法测量三维坐标，同时定位和自动定位。7，6-1精密定位测量，定位精度要求：定位精度要求因工艺特点和各种设备的要求而异，有时要求最终定位精度高达0.10.15毫米，因此在精确定位前，应制定合理的定位方案。根据最终的公差要求和所提出的定位方法，进行误差分析，确定定位过程中各单项操作的精度要求。这些单一操作的精度有时只是最终要求的一小部分，甚至高达0.050.02毫米，8.6-1在最终精确定位前，应考虑设备重量对基础的影响，一般要求在基础和基础变形趋于稳定后进行精确定位。9，6-1精确定位测量，2。环形粒子加速器

5、磁性部件的定位以机械制造业中环形粒子加速器部件的定位和设备的定位为例，说明了定位方法和特点。一个环形粒子加速器由120个分布在半径为236米的圆上的磁片组成，每个磁片大约11米长。五个构件被放置在具有一定曲率半径的金属梁上。在定位磁性部件之前，根据固定在单个部件同一侧边上的两个轨迹标记对金属梁进行初始定位，然后将五个部件组装成一个磁性部件。装配方法如下：(1) 10，6-1精确定位测量，根据磁性零件的曲率半径和单个零件之间的间隙，用串偏置法装配时，首先计算装配元件即29个轨迹点相对于轨迹点1和10之间连线的偏置距离；(2) 39，在轨道点1和10之间用一根绷紧的细钢丝作为一根线，放在与偏移距离

6、I的长度相对应的中点29上。当测得的偏移与计算值不一致时，移动部件，使每个杆上的偏移读数刚好等于计算的偏移值，这意味着部件装配在一个带半径的设计圆上。11、6-1精密定位测量，有时为了减少专用杆尺的长度，可将轨道点2和9的连线作为弦线，并可分别计算出其他点相对于轨道点2和9的连线的偏移距离，然后按上述方法组装。单个部件组装后，将其固定在金属梁上，形成磁性件。此时，轨道点2和9(前者1和10)是磁性件的轨道标记，其是定位磁性件的基础。定位磁性零件时，为了保证每个磁性零件的相互位置精度，通常采用极坐标法根据安装控制网对一些磁性零件进行初始定位，然后采用串偏移法进行精确定位。此时，为了保证磁性部件之

7、间的光滑度，应采用逐步逼近的方法，使所有磁性部件尽可能位于设计位置。12，6-1精确定位测量。以圆弧上磁性零件的定位为例，操作步骤如下：13，6-1精密定位测量。操作步骤如下：1 .如图所示，根据控制点1、2、3与磁性零件轨迹点坐标(设计值)之间的关系，计算角度1、2、3和长度L1、L2。2.在单编号磁性零件的右轨迹点(1右3右)之间拉弦，用弦偏移法和专用杆尺放出1右2左，偏移2左2右，从而确定2个磁性零件的位置。用同样的方法用双数(4和6)确定其他磁性零件的位置。3.以双号磁性零件轨迹点(2右4右)的连线为弦线，用同样的方法放出3左、3右、2右、3左，确定3个磁性零件的位置和其他单号磁性零件

8、的位置。4.重复步骤2进行检查。14，6-1精密定位测量，从上述操作程序中，可以得出结论，在步骤2和3中，当从单编号磁性零件的右轨迹点放样双编号磁性零件，然后从双编号磁性零件的左、右轨迹点放样单编号磁性零件时，没有与控制点接触，而仅获得它们的平滑度。使用这种将单、双号磁铁连接起来并逐渐靠近的定位方法，不仅可以保证相邻磁铁在整个圆环上的相对位置精度高，而且可以减少控制点坐标误差的影响，在控制点发生位移时，不需要重新计算放样元素。应该指出，在定位磁性零件的过程中，对径向精度的要求通常，当磁性部件被初始定位时，测量磁性部件的标记的高度，并且当磁性部件被精确地定位在平面中时，支撑金属框架的千斤顶被同时

9、调节，使得磁性部件被定位在设计的高度。该过程也需要逐渐接近，以保持磁性部件在高度上的相互位置的平滑性。16，6-2精确垂直测量，1。概述在精密工程测量中，经常需要将一个高程平面上的点垂直投影到另一个高程平面上，投影精度有时高达几十微米。例如，在大型粒子加速器工程施工测量中，需要通过竖井将地面控制点的坐标垂直投影到地下隧道的控制点上；在设备部件的安装和定位中，上部部件通常是根据底部控制点安装的，需要向上的垂直投影，为了保证各种仪器设备能够在同一个标志上对齐，需要使用各种精密的校准器。对于数百米高的建筑物、信号中继塔、烟囱和数百米深的竖井，在施工或运行过程中必须对垂直度进行高精度控制，有些项目，如

10、核电站、火箭发射器和其他机械设备的安装，通常要求垂直度达到亚毫米级。目前，常用的方法有两种：机械法和光学法。力学方法的本质是改进的垂直或反垂直。当它们与传感器和电子系统相结合时，可以实现自动投点。光学投影仪器可分为光学校准仪器、投影仪、激光校直机、激光校准器等。根据它们的投影高度和应用的光源来确定。普通光学垂直仪的精度约为1/40000，200米高度误差约为5毫米，能满足一般工程的精度要求。然而，高精度垂直校准仪的相对精度要求达到1/100001/200000，因此仪器结构和操作程序也应相应改变。高层建筑的施工和安全监测主要包括沉降观测和垂直度监测两个方面。目前，在我国高层建筑施工中，常用的轴

11、线垂直传递测量方法有经纬仪测量法、激光测量法、吊线锤法等。经纬仪现浇测量法是目前建筑施工中常用的方法。其缺点是当建筑物高度较高时，由于仰角的原因，布置距离较远，而在城市建筑物密集区的施工又比较狭窄，因此现场布置工作比较困难；受气候影响，不宜在阳光下、刮风和雨天测量；如果地面控制桩损坏，则无法测量。19、使用经纬仪进行点位布设时，应特别注意仪器的水准测量精度。在布局上，应采用前后镜的布局方案。同时，应控制视线的仰角，不应大于45度。否则，应在经纬仪上准备弯头目镜，以改善观察条件。由于仰角太大，不仅操作不方便，还会降低布局精度。激光经纬仪在建筑施工中的应用越来越广泛。它可用于测量轴线的垂直传递，不

12、仅具有测量方法简单、测量速度快、测量精度高的优点，还可用于夜间测量和定位。另外，其室内运行不受风振、日照等自然环境的影响，可以保证垂直透射测量的精度，但要注意地基不均匀沉降引起的测量误差。吊线锤测量法的缺点是测量精度低，受风力影响大，不适合在建筑物外操作，在高层远距离测量时操作困难。20、吊锤线法和经纬仪测量法具有仪器设备简单和施工方法简单的优点，被施工单位广泛采用，但这JC100激光校准器(苏州一光)电子自动调平自动提供高精度的上下铅垂线，具有自动超量程报警等功能，并配有红外遥控。仪器的所有功能都可以远程控制。产品功能描述点对点精度2(中等误差)点对点精度2(中等误差)自动调平范围3工作范围

13、上下150米遥控距离30米激光波长635纳米电源4.8V可充电电池连续工作时间约12小时工作温度-20-50仪器尺寸160毫米x230仪器重量4.5千克2。介绍几种垂向找正仪器，22，(2) DZJ2激光垂向仪(苏一光)，23，如图所示，JZY-40立井激光投点仪，是矿井立井施工中开挖井壁时用激光投点代替中心垂直球线的专用仪器。主要技术指标：距投掷点800米，点径40毫米(800米)，电池供电的DC 3V外接电源交流220伏激光功率4.8毫瓦，水准管栅值20/毫米，垂直精度1/40000，工作环境温度1040，仪器重量6.8公斤，稳定电源重量0.5公斤(3) JZY-40立轴激光投掷仪，24，

14、下图为北京结构：由布线仪表主体、磁阻尼自动调平系统、电路控制系统和控制面板组成。馈线主体悬挂在安平机构的外壳支架上，主体上安装有一个垂直落点激光器、四个垂直平面激光器和五个水平平面激光器，共十个激光器。(4) LC10激光线投影仪。25，在自动调平状态下，仪器投射下投掷点，由四个垂直面和五个水平面重叠形成的水平圆环，并且上投掷点可以由在天顶相交的四条垂直线形成。磁阻尼自动调平系统可使仪器在倾角小于3.5时自动调平。该电路系统保证了十个激光器的正常切换，当自动调平系统的倾斜角度超出范围时，可以实现激光闪烁报警。仪器还配有观察镜、外部电源、三脚架、调制激光接收器、充电器(也可用作电源适配器)、充电

15、电池盒等附件。2，性能，26，3，仪器基本参数：仪器投影类型：一点，一条水平环线，四个垂直光源：半导体激光器(下投影点)，半导体调制激光器波长： 635nm，输出功率650nm : 1mW垂直投影角：水平精度3360 1mm/5m垂直线精度： 1mm/5m垂直线精度：1mm/5m垂直线精度90。5米电池连续工作时间： 8小时工作温度： 10 40仪器形状： 140245毫米仪器重量： 1.8公斤可旋转：360，27，4。仪器新购或使用一段时间后，应检查仪器的主要参数是否准确。检查项目和方法如下：检查水平环面是否在同一平面上，打开电源。观察五个激光管投射的光形成的环是否一致。如果它们不一致，循环

16、中将有两条线。如果两条线之间的距离为A，仪器到墙壁的距离为L，则： a/L0.0002为合格。28、水平环面水平度的检查该检查是检查激光束沿激光束前进方向的水平度。仪器放置在房间内，远离墙壁，并连接到电源；这个仪器在墙上画一条水平线；在墙上做一个高度标记A1；将仪器旋转180度，并以同样的方式在墙上标记B1。那么(A1-B1)/2L是水平圆环和水平面之间的角度的切线。如果(A1-B1)/2L0.0002，则合格。检查四个铅垂平面的垂直度；在墙上挂一个重锤，建立一个长度为1的垂直基准。垂直激光线由仪器投影的垂直面和墙面相交形成。四条垂线可以与铅垂基准逐一比较，找出激光垂直面铅直度的角度误差。E/L是角度误差的正切值。e是la垂直线之间的偏差值，29，三。垂直校准测量误差1。仪器垂直轴倾斜误差普通光学水准仪采用网格值为20/2mm的长水准仪。如果仪器水平误差为1/4气泡网格值，垂直轴倾斜可达5200米高度，垂直误差可达5毫米。观测方法无法消除垂直轴误差，属于系统误差成分。因此，为了提高垂直精度，有必要提高垂直轴的定心精度。2.垂直轴的加工精度在垂直对准测量中，为了克服