專利名稱：輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代大型冶金企業(yè)中，一方面隨著生產(chǎn)自動(dòng)水平的提高，生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量都有了突破性的進(jìn)展。在此同時(shí)，生設(shè)備的維護(hù)、檢測(cè)、檢修水平也要求有質(zhì)的飛躍。
輥系空間位置狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，主要集中在對(duì)軋制設(shè)備輥系狀態(tài)的檢測(cè)方面。冷軋板卷的生產(chǎn)通常要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)過(guò)程酸洗，對(duì)熱軋卷進(jìn)行初步處理；軋制，使熱軋帶經(jīng)過(guò)一定程度的變形獲得厚度很薄、尺寸精確、表面光潔和板型平直冷硬狀態(tài)鋼帶；熱處理和精整，使帶鋼具有良好的力學(xué)性能或優(yōu)良的電磁性能；鍍層處理，可使帶備良好的抗腐蝕性能。上述這些處理都是在由大量輥軸構(gòu)成的流水線上完成的。
為滿足市場(chǎng)一需求，大量冷軋鋼卷要求厚度在0.2mm-0.4mm之間，甚至更薄。為提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，帶鋼運(yùn)行速度即要求精確，又要求快速。而冷軋鋼卷的軋制、運(yùn)行、剪切及卷取等都需要通過(guò)大量輥軸的運(yùn)行來(lái)完成。所以，對(duì)設(shè)備生產(chǎn)線輥軸的安裝要求極高垂直度和水平度一般要求在±0.1mm/m至±0.1mm/m之間。因此需要有一種能達(dá)到這一精度要求的檢測(cè)方法。
傳統(tǒng)的檢測(cè)方法通常采用框式氣泡水平儀，這種水平儀內(nèi)部裝有液體，且含有一氣泡，在水平儀上標(biāo)示有刻度，通過(guò)氣泡在刻度上的位置來(lái)測(cè)量被測(cè)物的水平度。因此，利用這種氣泡水平儀測(cè)量輥軸的水平度時(shí)，需要把水平儀放置于輥軸上，然而放置的方式和位置因人而異，因此，這種測(cè)量方式受人為因素的影響比較大，且要提高測(cè)量精度，要求測(cè)量人員有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。
顯然，這種傳統(tǒng)的測(cè)量方法與目前的技術(shù)發(fā)展要求不相適應(yīng)，業(yè)界迫切要求一種高精度的測(cè)量方法的出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
緣此，本發(fā)明的目的在于一種測(cè)試方便、精度高的輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度的測(cè)量方法。
根據(jù)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供的輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間；(2)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(3)通過(guò)該全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述第二中心線點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該全站儀的位置；(4)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該全站儀的位置；(5)將上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(6)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j→,(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所述 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂
本發(fā)明還提供另一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將兩臺(tái)全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間或者將一臺(tái)全站儀分兩次架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間，并使其中第一全站儀能觀察到第一中心線點(diǎn)；第二全站儀能觀察到第二中心線點(diǎn)和被測(cè)輥軸；(2)在輥系外設(shè)置兩個(gè)公共控制點(diǎn)，該兩公共控制點(diǎn)位置的選取保證兩所述全站儀都能觀察到；(3)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(4)通過(guò)該第一全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第一全站儀的位置；(5)通過(guò)該第二全站儀測(cè)量所述第二中心線點(diǎn)與所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第二全站儀的位置；(6)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該第二全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第二全站儀的位置；(5)將通過(guò)所述第一全站儀測(cè)得的第一中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(6)將通過(guò)所述第二全站儀測(cè)得的第二中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)、上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(7)將以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上的所述第一中心點(diǎn)坐標(biāo)、第二中心點(diǎn)坐標(biāo)和上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(8)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j→,(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>
式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所述 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂 本發(fā)明再提供了一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度的測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將三臺(tái)全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間或者將一臺(tái)全站儀分三次架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間，并使其中第一全站儀能觀察到第一中心線點(diǎn)，第二全站儀能觀察到被測(cè)輥軸，第三全站儀能觀察到第二中心線點(diǎn)；(2)在輥系外設(shè)置兩個(gè)公共控制點(diǎn)，該兩公共控制點(diǎn)位置的選取保證三個(gè)所述全站儀都能觀察到；(3)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(4)通過(guò)該第一全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第一全站儀的位置；(5)通過(guò)該第三全站儀測(cè)量所述第二中心線點(diǎn)與所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第三全站儀的位置；(6)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該第三全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第三全站儀的位置；(5)將通過(guò)所述第一全站儀測(cè)得的第一中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(6)將通過(guò)所述第二全站儀測(cè)得的上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；
(7)將通過(guò)所述第三全站儀測(cè)得的第二中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(8)將以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上的所述第一中心點(diǎn)坐標(biāo)、第二中心點(diǎn)坐標(biāo)和上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(8)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j→,(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所述 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂 在上述的測(cè)量方法中，所述全站儀測(cè)量一點(diǎn)的坐標(biāo)的方法包括如下步驟測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)到所述全站儀距離Sa；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的垂直角Va；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的水平角Ra；通過(guò)如下的公式計(jì)算得到該被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)x＝Sa×sinVa×sinRa；Ay＝Sa×sinVa×cosRa；Az＝Sa×sinVa。
在上述的測(cè)量方法中，所述被測(cè)輥軸在三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置之間的旋轉(zhuǎn)角度大于等于30度，小于等于120度。


圖1是本發(fā)明的測(cè)量方法的示意圖；圖2是本發(fā)明的測(cè)量方法的示意圖；圖3是標(biāo)桿旋轉(zhuǎn)示意圖；圖4是本發(fā)明的測(cè)量方法的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖5是本發(fā)明的測(cè)量方法的再一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將通過(guò)一些實(shí)例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
在本發(fā)明的測(cè)量方法中，主要利用了一種稱為全站儀的已有設(shè)備，該設(shè)備是一種兼具自動(dòng)測(cè)角、測(cè)距、計(jì)算和數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄及傳輸功能的自動(dòng)化、數(shù)字化的三維坐標(biāo)測(cè)量定位系統(tǒng)。該儀器的優(yōu)點(diǎn)在于，架設(shè)好以后，通過(guò)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，可以直接獲得以該全站儀為原點(diǎn)的水平角、垂直角、中心至目標(biāo)點(diǎn)照準(zhǔn)中心的空間距離等信息。
首先簡(jiǎn)單介紹一下通過(guò)全站儀來(lái)測(cè)量一目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)的方法。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1以一坐標(biāo)系來(lái)顯示目標(biāo)點(diǎn)A的坐標(biāo)測(cè)量方法。坐標(biāo)系的原點(diǎn)O是全站儀的架設(shè)位置，全站儀可以測(cè)得該目標(biāo)點(diǎn)A的三個(gè)數(shù)據(jù)值，即目標(biāo)點(diǎn)A到全站儀距離Sa；目標(biāo)點(diǎn)A和原點(diǎn)O的連線與X軸之間的夾角，水平角Ra；目標(biāo)點(diǎn)A與原點(diǎn)的連線與Z軸之間的夾角，垂直角Va。
然后通過(guò)如下的公式計(jì)算得到該被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)x＝Sa×sinVa×sinRa；Ay＝Sa×sinVa×cosRa；Az＝Sa×sinVa。
在介紹了利用全站儀來(lái)測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)值之后，結(jié)合圖2和圖3來(lái)描述本發(fā)明的測(cè)量方法。
圖2示意性地示出了一個(gè)輥軸系統(tǒng)。通常在安裝輥軸系統(tǒng)時(shí)，為了保證安裝的水平度，在整個(gè)系統(tǒng)的外側(cè)會(huì)設(shè)置兩個(gè)中心點(diǎn)，RO1和RO2(可分別稱為第一中心點(diǎn)RO1和第二中心點(diǎn)RO2)，該兩中心點(diǎn)RO1和RO2之間的連線即為整個(gè)系統(tǒng)的中心線，要求所有的輥軸A、B、C都與該中心線垂直。
在本例中，假設(shè)先測(cè)量輥軸A的水平度。首先，將全站儀31架設(shè)在兩中心線點(diǎn)R1與R2之間，使全站儀31能觀察到該兩中心點(diǎn)RO1和RO2。然后，在被測(cè)的輥軸A上固定一標(biāo)桿32。標(biāo)桿可以采用傳統(tǒng)的標(biāo)桿，在標(biāo)桿32的自由端(即遠(yuǎn)離與輥軸固定的一端)上設(shè)置有反射標(biāo)志，全站儀后續(xù)就是測(cè)量該反射標(biāo)志的坐標(biāo)值。
在完成這些架設(shè)和固定動(dòng)作之后，即可以開(kāi)始測(cè)量了。通常可以先測(cè)量第一中心線點(diǎn)RO1和第二中心線點(diǎn)RO2的坐標(biāo)值。此時(shí)測(cè)得的坐標(biāo)值是以全站儀31的架設(shè)位置為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。然后再測(cè)量被測(cè)輥軸A三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)。
請(qǐng)參見(jiàn)圖3，轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)輥軸A，并在如圖所示的三個(gè)點(diǎn)1#、2#、3#上測(cè)量輥軸A三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的坐標(biāo)值。下表是這些點(diǎn)的坐標(biāo)值的一個(gè)實(shí)際例子

當(dāng)然，從全站儀獲得的直接參數(shù)是距離Sa、水平角Ra和垂直角Va。通過(guò)上述的公式就可以轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)值。目前也有一些全站儀已能將這些公式轉(zhuǎn)換包含在設(shè)備之中，根據(jù)用戶的要求可以直接輸出上述坐標(biāo)值，而不再需要用戶轉(zhuǎn)換。
由于上述的坐標(biāo)值是以全站儀31為原點(diǎn)O的坐標(biāo)系中的，因此，還需要作一坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到以輥軸系統(tǒng)的中心線為基準(zhǔn)的設(shè)備坐標(biāo)系統(tǒng)中。即轉(zhuǎn)換到以中心線點(diǎn)RO1或RO2之一為原點(diǎn)，以中心線為X軸的坐標(biāo)系中。坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，屬于公知技術(shù)，因此，在實(shí)施例中不再作詳細(xì)的描述，下表是經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值，新坐標(biāo)是以中心線點(diǎn)RO1為原點(diǎn)，中心線為X軸


對(duì)于標(biāo)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，三個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的角度值越大，則測(cè)量的精度越高。通常最好能大于等于30度，小于等于120度；最佳地，該角度值為90度。
在獲得上述這些點(diǎn)在新坐標(biāo)，即以中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以中心線為X軸的坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值之后，就可以通過(guò)如下的公開(kāi)運(yùn)算獲得該輥軸A的水平度。
假設(shè)輥軸A的水平度為A水平度。
先計(jì)算第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)2#至第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)1#的矢量線

和第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)2#至第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)3#的矢量線

r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j→,(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>然后計(jì)算

矢量線與

矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線


Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)最后通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度A水平度＝Zr/S垂

根據(jù)上述公式，經(jīng)運(yùn)算可得本實(shí)施例的水平度為-1.46mm/M。
雖然僅描述了在一個(gè)輥軸系統(tǒng)中對(duì)其中一個(gè)輥軸的水平度的測(cè)量方法，可以理解，對(duì)于系統(tǒng)中的其它輥軸可以采用同樣的步驟進(jìn)行測(cè)量。
上面實(shí)施例是以架設(shè)一臺(tái)全站儀的情況下的測(cè)試方法。對(duì)于有些較大的輥軸系統(tǒng)，由于流水線的橫向跨度大，通過(guò)一個(gè)測(cè)站的全站儀不能完全所在目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量，這時(shí)需要先后或同時(shí)在不同位置架設(shè)多臺(tái)全站儀。圖4是一個(gè)在不同位置架設(shè)了三臺(tái)全站儀的實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，雖然在本實(shí)施例中，以同時(shí)架設(shè)三臺(tái)全站儀作為例子，但使用一臺(tái)全站儀分三次架設(shè)測(cè)量也是一個(gè)可選的例子。
如圖4所示，第一全站儀51架設(shè)在靠近第一中心線點(diǎn)RO1的附近；第二全站儀52架設(shè)在靠近被測(cè)輥軸A的附近；第三全站儀架53設(shè)在靠近第二中心點(diǎn)RO1的附近。然后，一個(gè)關(guān)鍵的步驟是在輥軸系統(tǒng)的外側(cè)設(shè)置兩個(gè)公共基準(zhǔn)點(diǎn)XP和YP。該兩公共基準(zhǔn)點(diǎn)XP和YP位置的選取以該三臺(tái)全站儀全部能夠觀察到為準(zhǔn)。
然后由第一全站儀51測(cè)量第一中心點(diǎn)RO1和公共基準(zhǔn)點(diǎn)XP和YP的坐標(biāo)值，這些坐標(biāo)值是在以第一全站儀51的位置為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的；由第二全站儀52測(cè)量被測(cè)輥軸A三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，以及和公共基準(zhǔn)點(diǎn)XP和YP的坐標(biāo)值，這些坐標(biāo)值是在以第二全站儀52的位置為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的；由第三全站儀53測(cè)量第二中心點(diǎn)RO2和公共基準(zhǔn)點(diǎn)XP和YP的坐標(biāo)值，該坐標(biāo)值是在以第三全站儀53的位置為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的。
由于選用了三臺(tái)全站儀，且三臺(tái)全站儀選用的坐標(biāo)系是不同的，因此，與圖2實(shí)施例不同的是需要增加一個(gè)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的步驟。即先分別把第一全站儀51測(cè)得的第一中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；把第二全站儀52測(cè)得的第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；把第三全站儀53測(cè)得的第二中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上。
在進(jìn)行了上述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到公共坐標(biāo)系之后，再把這些坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到以第一中心線點(diǎn)RO1或第二中心線點(diǎn)RO2之一為原點(diǎn)，以第一中心線點(diǎn)RO1與第二中心線點(diǎn)RO2之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值，即將以兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上的第一中心點(diǎn)坐標(biāo)、第二中心點(diǎn)坐標(biāo)和第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。這樣的轉(zhuǎn)換完成之后，即可根據(jù)上述的方法計(jì)算了該輥軸的水平度。
對(duì)于一些稍小一些的輥軸系統(tǒng)，可以采用兩臺(tái)全站儀，圖5示出了使用兩臺(tái)全站儀的測(cè)試方法示意圖。其測(cè)量方法基本上與上述相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間；(2)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(3)通過(guò)該全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述第二中心線點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該全站儀的位置；(4)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該全站儀的位置；(5)將上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(6)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j,→(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂
2.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述全站儀測(cè)量一點(diǎn)的坐標(biāo)的方法包括如下步驟測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)到所述全站儀距離Sa；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的垂直角Va；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的水平角Ra；通過(guò)如下的公式計(jì)算得到該被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)x＝Sa×sinVa×sinRa；Ay＝Sa×sinVa×cosRa；Az＝Sa×sinVa。
3.如權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征在于所述被測(cè)輥軸在三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置之間的旋轉(zhuǎn)角度大于等于30度，小于等于120度。
4.一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將兩臺(tái)全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間或者將一臺(tái)全站儀分二次架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間，并使其中第一全站儀能觀察到第一中心線點(diǎn)；第二全站儀能觀察到第二中心線點(diǎn)和被測(cè)輥軸；(2)在輥系外設(shè)置兩個(gè)公共控制點(diǎn)，該兩公共控制點(diǎn)位置的選取保證兩所述全站儀都能觀察到；(3)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(4)通過(guò)該第一全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第一全站儀的位置；(5)通過(guò)該第二全站儀測(cè)量所述第二中心線點(diǎn)與所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第二全站儀的位置；(6)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該第二全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第二全站儀的位置；(5)將通過(guò)所述第一全站儀測(cè)得的第一中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(6)將通過(guò)所述第二全站儀測(cè)得的第二中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)、上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(7)將以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上的所述第一中心點(diǎn)坐標(biāo)、第二中心點(diǎn)坐標(biāo)和上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(8)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j→,(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所述 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂
5.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述全站儀測(cè)量一點(diǎn)的坐標(biāo)的方法包括如下步驟測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)到所述全站儀距離Sa；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的垂直角Va；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的水平角Ra；通過(guò)如下的公式計(jì)算得到該被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)x＝Sa×sinVa×sinRa；Ay＝Sa×sinVa×cosRa；Az＝Sa×sinVa。
6.如權(quán)利要求4所述的測(cè)量方法，其特征在于所述被測(cè)輥軸在三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置之間的旋轉(zhuǎn)角度大于等于30度，小于等于120度。
7.一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度測(cè)量方法，所述輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，所述方法包括如下步驟(1)將三臺(tái)全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間或者將一臺(tái)全站儀分三次架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間，并使其中第一全站儀能觀察到第一中心線點(diǎn)，第二全站儀能觀察到被測(cè)輥軸，第三全站儀能觀察到第二中心線點(diǎn)；(2)在輥系外設(shè)置兩個(gè)公共控制點(diǎn)，該兩公共控制點(diǎn)位置的選取保證三個(gè)所述全站儀都能觀察到；(3)將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；(4)通過(guò)該第一全站儀測(cè)量所述第一中心線點(diǎn)和所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第一全站儀的位置；(5)通過(guò)該第三全站儀測(cè)量所述第二中心線點(diǎn)與所述兩公共控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第三全站儀的位置；(6)轉(zhuǎn)動(dòng)所述被測(cè)輥軸，通過(guò)該第三全站儀測(cè)量所述被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述標(biāo)桿上的反射標(biāo)志的空間坐標(biāo)，分別定義為第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)，該空間坐標(biāo)的原點(diǎn)為該第三全站儀的位置；(5)將通過(guò)所述第一全站儀測(cè)得的第一中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(6)將通過(guò)所述第二全站儀測(cè)得的上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)和第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(7)將通過(guò)所述第三全站儀測(cè)得的第二中心點(diǎn)的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上；(8)將以所述兩公共控制點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以兩公共控制點(diǎn)的連線為X軸的坐標(biāo)系上的所述第一中心點(diǎn)坐標(biāo)、第二中心點(diǎn)坐標(biāo)和上述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)、第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以所述第一中心線點(diǎn)或第二中心線點(diǎn)之一為原點(diǎn)，以所述第一中心線點(diǎn)與第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；其中A1(X1，Y1，Z1)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A2(X2，Y2，Z2)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；A3(X3，Y3，Z3)表示第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)；(8)通過(guò)下列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A水平度r→21={(X2-X1)i→,(Y2-Y1)j,→(Z2-Z1)k→}]]>r→23={(X2-X3)i→,(Y2-Y3)j→,(Z2-Z3)k→}]]>式中， 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第一旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； 為所述第二旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)至所述第三旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的矢量線； Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)上式中， 為所述 矢量線與所述 矢量線構(gòu)成的平面的法線矢量線；A水平度＝Zr/S垂
8.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量方法，其特征在于，所述全站儀測(cè)量一點(diǎn)的坐標(biāo)的方法包括如下步驟測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)到所述全站儀距離Sa；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的垂直角Va；測(cè)量所述被測(cè)點(diǎn)的水平角Ra；通過(guò)如下的公式計(jì)算得到該被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值A(chǔ)x＝Sa×sinVa×sinRa；Ay＝Sa×sinVa×cosRa；Az＝Sa×sinVa。
9.如權(quán)利要求7所述的測(cè)量方法，其特征在于所述被測(cè)輥軸在三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置之間的旋轉(zhuǎn)角度大于等于30度，小于等于120度。
全文摘要
一種輥系空間位置檢測(cè)中的輥軸水平度的測(cè)量方法，輥系包括有第一中心線點(diǎn)和第二中心線點(diǎn)以及位于該兩中心線點(diǎn)之間的輥軸，該方法包括將全站儀架設(shè)于該兩中心線點(diǎn)之間；將一標(biāo)桿固定于被測(cè)輥軸上；通過(guò)全站儀測(cè)量第一和第二中心線點(diǎn)的坐標(biāo)，該坐標(biāo)的原點(diǎn)為全站儀的位置；轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)輥軸，測(cè)量被測(cè)輥軸三個(gè)不同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，該坐標(biāo)的原點(diǎn)為該全站儀的位置；將三個(gè)旋轉(zhuǎn)位置測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成以第一或第二中心線點(diǎn)為原點(diǎn)，以第一和第二中心線點(diǎn)之間的連線為X軸的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值；通過(guò)一系列公式即可得到該被測(cè)輥軸的水平度A
文檔編號(hào)G01C9/00GK1789899SQ20041009312
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者黎萬(wàn)超, 朱仁軍, 劉冀平, 楊國(guó), 韓小云, 俞再鑫 申請(qǐng)人:上海寶鋼工業(yè)檢測(cè)公司