非接触式大尺寸坐标测量系统的应用

　　我公司大型机械设备尺寸、形状、位置的测量任务繁多。当被测的机械设备尺寸在2m以上, 准确度在0.5mm以下时, 测量起来非常困难。目前, 有一种比较理想的测量仪器称为 “非接触式大尺寸坐标测量系统”( 简称LDMS), 非常适用于以上所述的大尺寸测量任务。

　　一、组成及原理

　　LDMS由两台或多台电子经纬仪、计算机及相应的接口和碳素纤维标准尺组成。

　　其测量原理是设法建立起两台电子经纬仪的相关网络, 然后用两台经纬仪同时瞄准机件上某一点,与经纬仪相联的计算机便能迅速给出该点的空间坐标, 依次测出足够多的点, 由计算机给出机件的有关尺寸、形状及位置数据。

　　当用经纬仪在机件上进行采样取点时, 必须先在机件的被瞄准部位上粘贴靶标, 使经纬仪通过瞄准靶标对机件进行取点, 从而达到测量目的。

　　在测量时, 任何复杂的机械设备都可以看作是由一些简单的几何元素所构成的。LDMS系统可以直接测量多种几何元素, 如点、线、平面、圆、圆柱、圆锥、球体等。所有被测的几何元素进一步得以连接, 进而计算各元素间的相互关系, 如距离、角度、元素间的相交、垂直、对称等。系统还可以对直线度、平面度、圆度、平行度、垂直度、对称度等形位误差进行测量和评定。

　　LDMS系统工作原理如图1所示。当电子经纬仪瞄准目标时, 其测量数据是目标的水平角α和竖直角β,当两台经纬仪1和T2同时瞄准空间一固定目标点P时, 若已知两经纬仪之间的水平距离d和高度差h, 则根据空间的三角关系即可求出P点相对于经纬仪坐标系的三维坐标值。所谓经纬仪坐标系, LDMS是以经纬仪T1的中心为坐标原点, Z轴为通过原点的铅垂轴, 方向向上, XOY 平面为通过原点的水平面, X轴为经纬仪T1、T2的中心连线在 XOY 平面上的投影, 指向T2, Y轴则要符合右手法则。

　　要想知道T2在经纬仪坐标系下的坐标值, 即d、h值, 则要经过系统定标的过程, 亦即经过两经纬仪互瞄和测量一已知长度的碳素纤维标准尺, 再通过空间解析计算, 即可得到d、h值。

　　LDMS系统定标的菜单下还有“校正竖轴倾斜”和“误差修正”两项功能, 是测量经纬仪倾斜的指标差和照准差, 以便在测量中进行修正。

　　二、特点

　　LDMS系统相对于以往的测量方法具有以下特点:

　　一是速度快, 比钢丝法或普通经纬仪法快几十至几百倍, 用于大型机械工程测量, 可以大大提高工程进度, 缩短工程期限。

　　二是测量范围大, 该系统设计范围(2～60)m, 可以在100m以上照常工作, 正好覆盖设备尺寸段; 除机械工程测量外, 该系统也能作建筑物的测量定位。