基于精密工業(yè)攝影測量技術(shù)的設(shè)備檢修

孫中勝 陳亮

摘 要 工業(yè)生產(chǎn)過程中，設(shè)備的位置直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。鋼廠檢修任務(wù)中，利用精密工業(yè)攝影測量技術(shù)對張力輥軸線進(jìn)行檢測并指導(dǎo)調(diào)整，達(dá)到檢修的目的，為同類型應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 精密工業(yè)攝影測量 張力輥檢測 平行 垂直

0引言

工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中，機(jī)器設(shè)備的安裝位置及相互關(guān)系，對生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，故需要定期進(jìn)行生產(chǎn)機(jī)器的位置檢測。常用的方法為使用全站儀或者激光跟蹤儀，由于全站儀的精度不夠高、激光跟蹤儀價格太貴等原因，研究使用基于攝影測量原理的方法，進(jìn)行工業(yè)設(shè)備的安裝檢測。

1基本原理

精密工業(yè)攝影測量系統(tǒng)采用高分辨率攝影測量專用相機(jī)，在不同位置和方向獲取被測工件兩幅或多幅數(shù)字圖像，經(jīng)圖像預(yù)處理、標(biāo)志識別與定位，圖像匹配、空間三角交會及光束法平差后得到待測點的三維坐標(biāo)，依據(jù)點的三維坐標(biāo)對工件進(jìn)行幾何尺寸檢測、變形測量、逆向工程分析等。

數(shù)學(xué)模型是基于攝影時物點、鏡頭中心、像點三點位于同一直線上，由此建立的方程稱之為共線條件方程或構(gòu)像方程。經(jīng)過相機(jī)標(biāo)定、定向之后，攝影像片的內(nèi)、外方位元素，以及鏡頭畸變等參數(shù)為已知，像點坐標(biāo)p（x、y）由相機(jī)CCD測定，利用共線條件方程通過最小二乘平差解算求得物方點三維坐標(biāo)。

單相機(jī)工業(yè)攝影測量系統(tǒng)用于大型工業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、試驗設(shè)施等對象的空間幾何尺寸檢測，具有精度高、非接觸、速度快、自動化、超便攜等特點。系統(tǒng)主要由高分辨率攝影測量相機(jī)、長度基準(zhǔn)尺、回光攝影標(biāo)志和系統(tǒng)軟件組成。

2應(yīng)用案例

本次研究對象為檢修狀態(tài)某車間張力輥軸線的檢測，兩個張力輥軸線相對位置不平行，會導(dǎo)致生產(chǎn)出來的鋼板質(zhì)量不合格。現(xiàn)場地面有兩個基準(zhǔn)點，理論上，兩張力輥軸線應(yīng)與兩基準(zhǔn)點連線垂直，且兩張力輥軸線在水平面上處于平行關(guān)系。

為了引入水平和垂直的參考基準(zhǔn)，使用全站儀與工業(yè)攝影測量相結(jié)合的方式，主要包括四大步驟為：（1）將全站儀與SMN軟件聯(lián)機(jī)，采集1#、2#基準(zhǔn)點;（2）測量軋輥平臺上的基座上的攝影測量靶標(biāo);在被測軋輥平臺上粘貼攝影標(biāo)志點，在軋輥上粘貼多個攝影單點，使用單相機(jī)測量系統(tǒng)在其四周進(jìn)行多角度拍照測量;（3）拍攝完成后把照片導(dǎo)入MPS工業(yè)攝影測量軟件中進(jìn)行計算，得到軋輥上單點的及其測量工裝的空間三維坐標(biāo)值，將全站儀測的平臺上的基準(zhǔn)點數(shù)據(jù)與攝影測得基準(zhǔn)點數(shù)據(jù)進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換，即把攝影測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到全站儀坐標(biāo)系下。在MPS工業(yè)攝影測量軟件中將攝影單點數(shù)據(jù)擬合成圓，添加圓心，并在圓心法線上添加一點A，連接圓心與添加點A即擬合成軋輥軸線。將1#、2#基準(zhǔn)點投影在全站儀坐標(biāo)系XOY平面上，投影點連線構(gòu)成基準(zhǔn)線;（4）在MPS工業(yè)攝影測量軟件查詢軋輥中軸線與1#、2#投影點連線構(gòu)成的基準(zhǔn)線的夾角;查詢軋輥中軸線與全站儀坐標(biāo)系XOY面的夾角。

作業(yè)現(xiàn)場，先進(jìn)行張力輥現(xiàn)狀的檢測，然后按照檢測結(jié)果進(jìn)行位置調(diào)整，調(diào)整完之后再檢測，不斷反復(fù)，直至檢測獲得滿意的結(jié)果。輥軸線長度 2m，假定張力輥1的前后兩個截面中心點為A1，A2，張力輥2的前后兩個截面中心點為B1，B2。

初次檢測，張力輥1初始狀態(tài)測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.0136埃珹1、A2在水平上的偏差值為0.47mm;垂直方向上，軸線與水平面夾角為 0.0135？A1、A2 點高度偏差為-0.47mm。張力輥2初始狀態(tài)測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.0041埃珺1、B2在水平上的偏差值為-0.14mm;垂直方向上，軸線與水平面夾角為 0.0043？B1、B2 點高度偏差為-0.15mm 。

工人按照以上檢測的初始結(jié)果，擰動螺栓，調(diào)整張力輥位置。重復(fù)以上檢測步驟，獲得第一次調(diào)整后的檢測結(jié)果。張力輥1測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.0103?，A1、A2在水平上的偏差值為+0.36mm;垂直方向上， 軸線與水平面夾角為 0.0120？A1、A2 點高度偏差為-0.42mm 。張力輥2測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.0051埃珺1、B2在水平上的偏差值為-0.18mm;垂直方向上， 軸線與水平面夾角為 0.0061？B1、B2 點高度偏差為-0.21mm 。

工人按照以上檢測的第二次結(jié)果，擰動螺栓，調(diào)整張力輥位置。重復(fù)以上檢測步驟，獲得第二次調(diào)整后的檢測結(jié)果。張力輥1測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.0015?，A1、A2在水平上的偏差值為-0.05mm ;垂直方向上，軸線與水平面夾角為0.0112？，A1、A2 點高度偏差為-0.39mm 。張力輥2測量結(jié)果為：水平方向上，軸線在水平面上的投影線與基準(zhǔn)線垂線夾角為0.006?，B1、B2在水平上的偏差值為-0.21mm ;垂直方向上， 軸線與水平面夾角為 0.0042？B1、B2 點高度偏差為-0.15mm 。

至此，完成張力輥的檢測調(diào)整工作。后期張力輥運(yùn)作，生產(chǎn)出來的鋼板質(zhì)量確有改善，表明此次基于精密攝影測量的檢修工作有效。

3結(jié)論

精密工業(yè)攝影測量的方法，應(yīng)用到鋼廠張力輥的檢修工作，通過多次的檢測結(jié)果及該結(jié)果引導(dǎo)的設(shè)備位置調(diào)整，可有效完成檢修工作，提高生產(chǎn)效率。通過此次試驗，為同類型的軸線檢測檢修工作，提供了基本思路。

參考文獻(xiàn)

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