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
【專利摘要】本發(fā)明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，首先以爐基礎(chǔ)中心為原點(diǎn)建立假定坐標(biāo)系，然后將測(cè)量?jī)x器分別安置到引測(cè)得到的測(cè)量控制點(diǎn)A、B、C、D上，以爐頂圓周上的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；將測(cè)得的各個(gè)爐體頂圓測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值分別代入以圓心坐標(biāo)為(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U,V,R；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，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。本方法操作方便，計(jì)算理論嚴(yán)密，計(jì)算出的圓心偏差合理準(zhǔn)確。
【專利說明】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

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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?，F(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。
[0003]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】

[0004]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。
[0005]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:
[0006]①以爐體基礎(chǔ)中心0(0，O)為原點(diǎn)，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系；
[0007]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)；
[0008]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；
[0009]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 ;
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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?100mm弧長(zhǎng)范圍取值。
[0014]進(jìn)一步，步驟③中的測(cè)量?jī)x器為全站儀。
[0015]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。
[0016]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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明假定坐標(biāo)系示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明爐體頂圓中心測(cè)量示意圖；
[0019]圖3是爐體頂圓測(cè)點(diǎn)位置分布示意圖。
[0020]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】
[0021]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。
[0022]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:
[0023]①如圖1所示，以爐體基礎(chǔ)中心5為原點(diǎn)O (0，O)，指北軸線為坐標(biāo)北軸建立假定坐標(biāo)系;
[0024]②向爐體I周圍引測(cè)永久性測(cè)量控制點(diǎn)7，分別標(biāo)記為A、B、C、D，并保證所有測(cè)量控制點(diǎn)7的坐標(biāo)均為步驟①中假定坐標(biāo)系坐標(biāo)；
[0025]基于以上方法，測(cè)定出來的圓心坐標(biāo)值可以直接體現(xiàn)為中心偏差值。
[0026]③如圖2所示，將測(cè)量?jī)x器2分別安置到各測(cè)量控制點(diǎn)7處，以安裝在爐頂圓周上的mini小棱鏡3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；本次測(cè)量的目標(biāo)為爐體頂圓中心4的偏差，定爐體頂部截面圓設(shè)計(jì)外皮半徑為Rs。
[0027]④將測(cè)得的i個(gè)爐體頂圓測(cè)點(diǎn)6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 ;
[0028]由于假定坐標(biāo)系原點(diǎn)為筒體基礎(chǔ)中心5，其坐標(biāo)為0(0，O)，所以⑤步驟④計(jì)算出的U，V即為爐體頂圓中心4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I垂直度等；半徑偏差可以用測(cè)定值減去設(shè)計(jì)值得出。
[0029]其中，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。
[0030]其中，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。
[0031]其中，如圖3所示，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?100mm弧長(zhǎng)范圍取值。
[0032]其中，步驟③中的測(cè)量?jī)x器為全站儀。
[0033]其中，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。利用EXCEL表格計(jì)算，只需將外業(yè)采集到的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)值輸入到指定的單元格內(nèi)，結(jié)果隨即便顯示出來。
[0034]本測(cè)定方法操作方便，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。
[0035]以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.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，其特征在于，包括如下步驟: ①以爐體基礎(chǔ)中心O(O，O)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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于: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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于: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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于: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?100mm弧長(zhǎng)范圍取值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于:步驟③中的測(cè)量?jī)x器為全站儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用平面坐標(biāo)法測(cè)定圓形筒體建構(gòu)筑物中心偏差的方法，其特征在于: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。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104408320SQ201410736816
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】杜日中 申請(qǐng)人:中冶天工集團(tuán)有限公司