[發明專利]輥系水平度及垂直度檢測工藝

在審

• 申請號: 202010911066.1
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112033364A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 孫中勝;黃曉軍;王弘;陳亮;蔣軍;張英菡;陳文強;李學凱
• 申請（專利權）人: 本溪鋼鐵（集團）機電安裝工程有限公司
• 主分類號: G01C9/00
• 分類號: G01C9/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李斯;李洪福

1.輥系水平度及垂直度檢測工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：

(一)首先解決輥系中心線點不通視問題

(1)在生產線一側選取四個互相通視的點P1、P2、P3、P4。這四個點與中心點C1、C2的位置要求如下：使P1、P2、C1和P3、P4、C2分別構成相互通視的三角形，以便觀測三角形內角及所有角度；

(2)使用高精度全站儀對所有角度進行觀測，并精確測定出P1、P4兩點之間的水平距離L后，再以P1為坐標原點，P1、P2連線為X軸，P1、P2連線繞P1點逆時針旋轉90°為Y軸，從而建立平面直角坐標系并計算得出P1與P2的坐標；

(3)通過平差計算法對建立后的平面直角坐標系進行誤差計算，并計算出P3,P4及C1、C2的坐標；

(4)通過上述步驟使得所有點的坐標均建立在了假定的坐標系中，將該坐標系進行平移及旋轉等多方式變換，使其轉變為以C1為坐標原點，C1、C2連線為X軸的平面直角坐標，后續的檢測都在該坐標系中進行測量、計算。

(二)利用全站儀測得輥軸端面三點坐標，利用三點共面原理計算輥軸的法向量、垂直度及水平度。

(1)首先在便于觀測擺桿反射片及P1、P2、P3、P4的位置架設全站儀，觀測P1，P2，P3，P4，通過全站儀計算得到測站點坐標，其計算公式為：

(2)在輥軸端部固定一個頭部貼有反射片的擺桿，使該擺桿與輥道能同步旋轉，并必須保持輥道旋轉過程中擺桿穩固不動，測量多個旋轉位置的反射片中心的坐標，利用測量所得坐標進行平面擬合計算從而得出法向量，該平面擬合計算方法為：

正常當輥軸旋轉時T1..Tn坐標點應該形成一個垂直于輥道的平面，并且這些點應該以輥道軸心為圓心，擺桿長度為半徑的圓。

該空間平面一般方程可表示為：AX+BY+CZ+1＝0

其中X,Y,Z代表空間點坐標。轉換成多點對應的矩陣形式為：

經過矩陣逆變換求解可得：

求解系數A,B,C,即可得出空間平面方程，其中向量(A,B,C)即為平面的法向量。該法向量即為輥軸的軸線與生產中心線C1、C2連線的空間相關量；

(3)輥軸的垂直度及水平度計算公式為：

垂直調整度

水平調整度

(三)針對計算所獲得的法向量、垂直度及水平度進行精確度評估。

2.根據權利要求1所述的輥系水平度及垂直度檢測工藝，其特征在于，所述針對計算所獲得的法向量、垂直度及水平度進行精確度評估的方法包括：

運用空間向量思想推導球面上任意兩點之間的中垂面方程。向量為(x2-x1,y2-y1,z2-z1)，設圓心P0(x0,y0,z0)，過P1、P2的中間點P12與圓心P0連線的方向向量為由于兩個空間向量垂直，得出：

其可以簡化為下式：

⊿x12·x0+⊿y12·y0+⊿z12·z0-l1＝0

式中：⊿x12＝x2-x1；⊿y12＝y2-y1；⊿z12＝z2-z1；

由空間球體中垂面方程的相關性，n個觀測點坐標可以列出n-1個線性無關的中垂面方程，可得誤差方程：

上式簡化為：V＝B·X -L

由于各點的坐標值的測量屬等精度觀測，所以此時權陣P為單位陣。認定圓心必在擬合的空間平面上，依此作為限制條件，按照附有條件的間接平差進行計算，限制條件為式(9)，推導法方程式，可得圓心的最小二乘解。

限制條件：C·X +Wx＝0

式中C＝(A B C)，Wx＝1

法方程式為：

式中KS為限制條件的聯系數向量。

得出最小二乘解：

再根據解出的圓心坐標，求出各個觀測點到空間圓圓心的距離：

圓的擬合半徑r為這些距離的平均值。

Δr_i為這些點的圓度

Δr_i＝ri-r(i＝1,2,…,n)