[發(fā)明專利]采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410736816.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-04
• 公開（公告）號(hào): CN104408320A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜日中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶天工集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00;G01C15/00
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 楊慧玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法。

背景技術(shù)

在施工圓筒、圓臺(tái)等形狀的建構(gòu)筑物(如高爐、干熄焦?fàn)t體等)時(shí)，為了保證安裝每一帶筒體的中心位于同一鉛垂線上，經(jīng)常要在安裝過程中測(cè)定其中心偏差，以便及時(shí)糾正，防止施工誤差的豎向積累。現(xiàn)有測(cè)定技術(shù)：經(jīng)緯儀軸線法、懸吊線錘法、激光垂準(zhǔn)法等，上述方法基本都是將建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)軸線引測(cè)到待測(cè)平面上，然后測(cè)量軸線交點(diǎn)至筒體外緣半徑值，以此確定筒體中心偏移量。這些測(cè)定方法使用的前提必須是視爐體各帶為標(biāo)準(zhǔn)圓即筒體加工等一切形變誤差為零。否則，測(cè)定的中心偏移值很可能反映的是部分筒體的中心偏移。嚴(yán)格地說，以此指導(dǎo)施工不能將各帶筒體重心位于同一鉛垂線上。

現(xiàn)有測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法為：通過經(jīng)緯儀、線墜、激光準(zhǔn)直儀等儀器、具，將建筑物軸線引測(cè)到筒體邊緣，然后使用尺子量測(cè)軸線交點(diǎn)至圓周外緣的距離，即以實(shí)測(cè)半徑大小來測(cè)定中心偏差。因此，存在以下缺陷：1、現(xiàn)有測(cè)定技術(shù)是以測(cè)定引測(cè)上來的軸線交點(diǎn)至筒體邊緣的半徑值來衡量筒心偏差的，由于筒體自身的加工誤差及吊裝過程中產(chǎn)生的形變誤差，使得測(cè)得的圓筒半徑不能真實(shí)代表圓的半徑，從而以此衡量圓心偏差是不合理的、不準(zhǔn)確的。2、引測(cè)上來的軸線交點(diǎn)往往處于懸空狀態(tài)，當(dāng)半徑較大時(shí)，測(cè)量其至筒體外緣距離(即半徑測(cè)量)時(shí)，操作很困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，避免了懸空操作，僅需對(duì)圓筒形建構(gòu)筑物外緣平面坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量即可，然后將測(cè)得的坐標(biāo)值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算即可求得中心偏差及半徑偏差。能精準(zhǔn)地測(cè)定出圓形筒體建構(gòu)筑物的中心偏差，并且能將筒體中心安裝偏差及自身形變等誤差的聯(lián)合影響同時(shí)測(cè)定出來，經(jīng)偏差糾正后，最終使得筒體各段重心處于同一鉛垂線上，還克服了現(xiàn)有測(cè)定技術(shù)中懸空測(cè)量半徑的困難以及測(cè)定值不合理等的不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，包括如下步驟：

①以爐體基礎(chǔ)中心o(0,0)為原點(diǎn)，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系；

②向爐體周圍引測(cè)永久性測(cè)量控制點(diǎn)A、B、C、D，并保證所有測(cè)量控制點(diǎn)的坐標(biāo)均為步驟①中假定坐標(biāo)系坐標(biāo)；

③將測(cè)量?jī)x器分別安置到各測(cè)量控制點(diǎn)A、B、C、D，以安裝在爐頂圓周上的mini小棱鏡作為測(cè)量?jī)x器協(xié)作目標(biāo)進(jìn)行爐頂圓周外緣坐標(biāo)測(cè)量，并記錄測(cè)量結(jié)果；

④將測(cè)得的i個(gè)爐體頂圓測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值(Xi，Yi)，分別代入以圓心坐標(biāo)為O’(U,V)，半徑為R的圓方程組成的條件方程組內(nèi)，然后對(duì)條件方程組按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程組未知數(shù)解U,V,R；

⑤步驟④所以計(jì)算出的U,V即為爐頂圓心分別在X軸、Y軸方向的偏差分量，由此還可以計(jì)算出偏差總量、偏向以及爐體垂直度，用測(cè)定值減去設(shè)計(jì)值即得出半徑偏差。

進(jìn)一步，步驟②中測(cè)量控制點(diǎn)選埋于與爐體頂圓測(cè)點(diǎn)通視、便于觀測(cè)且有利于保護(hù)的地方。

進(jìn)一步，步驟③測(cè)量過程中，在觀測(cè)時(shí)，要將小棱鏡對(duì)中尖準(zhǔn)確安置到爐體邊緣并嚴(yán)格整平，調(diào)整好入視方向。

進(jìn)一步，步驟③測(cè)量過程中，爐體頂圓測(cè)點(diǎn)位置視通視情況沿圓周均勻布置，點(diǎn)間距依據(jù)圓半徑大小，按300～1000mm弧長(zhǎng)范圍取值。

進(jìn)一步，步驟③中的測(cè)量?jī)x器為全站儀。

進(jìn)一步，步驟⑤求解方程時(shí)，借助EXCEL中矩陣乘法(＝MMULT)、轉(zhuǎn)置(AT)、求逆(＝MINVERSE)等運(yùn)算公式進(jìn)行計(jì)算。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：操作方便，計(jì)算理論嚴(yán)密，多次測(cè)量了同一圓周上不同點(diǎn)的坐標(biāo)，所以產(chǎn)生了多余觀測(cè)值，借助最小二乘原理在誤差平方和最小的約束條件下，求得未知數(shù)的最或然值。應(yīng)用該技術(shù)測(cè)定的圓形筒體中心偏差，確切地講是物理意義上的重心偏差，因此說該測(cè)定技術(shù)既真實(shí)地測(cè)定了建構(gòu)筑物的重心所在，同時(shí)又測(cè)定了筒體半徑的偏差。所以特別適合測(cè)定高聳型圓形筒體建構(gòu)筑物的垂直度、豎向中心等偏差。

附圖說明

圖1是本發(fā)明假定坐標(biāo)系示意圖；

圖2是本發(fā)明爐體頂圓中心測(cè)量示意圖；

圖3是爐體頂圓測(cè)點(diǎn)位置分布示意圖。

圖中，1-爐體；2-測(cè)量?jī)x器；3-mini小棱鏡；4-爐體頂圓中心；5-爐體基礎(chǔ)中心；6-爐體頂圓測(cè)點(diǎn)；7-測(cè)量控制點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)說明。