采用平面坐标法测定圆形筒体建构筑物中心偏差的方法技术

本发明专利技术提供一种采用平面坐标法测定圆形筒体建构筑物中心偏差的方法，首先以炉基础中心为原点建立假定坐标系，然后将测量仪器分别安置到引测得到的测量控制点A、B、C、D上，以炉顶圆周上的mini小棱镜作为测量仪器协作目标进行炉顶圆周外缘坐标测量；将测得的各个炉体顶圆测点的坐标值分别代入以圆心坐标为(U,V)，半径为R的圆方程组成的条件方程组内，然后对条件方程组按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出U,V,R；计算出的U,V即为炉顶圆心分别在X轴、Y轴方向的偏差分量，还可以计算出偏差总量、偏向以及炉体垂直度，用测定值减去设计值即得出半径偏差。本方法操作方便，计算理论严密，计算出的圆心偏差合理准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程测量
，尤其是涉及一种。
技术介绍
在施工圆筒、圆台等形状的建构筑物(如高炉、干熄焦炉体等)时，为了保证安装每一带筒体的中心位于同一铅垂线上，经常要在安装过程中测定其中心偏差，以便及时纠正，防止施工误差的竖向积累。现有测定技术:经纬仪轴线法、悬吊线锤法、激光垂准法等，上述方法基本都是将建构筑物的基础轴线引测到待测平面上，然后测量轴线交点至筒体外缘半径值，以此确定筒体中心偏移量。这些测定方法使用的前提必须是视炉体各带为标准圆即筒体加工等一切形变误差为零。否则，测定的中心偏移值很可能反映的是部分筒体的中心偏移。严格地说，以此指导施工不能将各带筒体重心位于同一铅垂线上。 现有测定圆形筒体建构筑物中心偏差的方法为:通过经纬仪、线坠、激光准直仪等仪器、具，将建筑物轴线引测到筒体边缘，然后使用尺子量测轴线交点至圆周外缘的距离，即以实测半径大小来测定中心偏差。因此，存在以下缺陷:1、现有测定技术是以测定引测上来的轴线交点至筒体边缘的半径值来衡量筒心偏差的，由于筒体自身的加工误差及吊装过程中产生的形变误差，使得测得的圆筒半径不能真实代表圆的半径，从而以此衡量圆心偏差是不合理的、不准确的。2、引测上来的轴线交点往往处于悬空状态，当半径较大时，测量其至筒体外缘距离(即半径测量)时，操作很困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种，避免了悬空操作，仅需对圆筒形建构筑物外缘平面坐标进行测量即可，然后将测得的坐标值进行数学运算即可求得中心偏差及半径偏差。能精准地测定出圆形筒体建构筑物的中心偏差，并且能将筒体中心安装偏差及自身形变等误差的联合影响同时测定出来，经偏差纠正后，最终使得筒体各段重心处于同一铅垂线上，还克服了现有测定技术中悬空测量半径的困难以及测定值不合理等的不足。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:，包括如下步骤: ①以炉体基础中心0(0，O)为原点，指北轴线为坐标北轴建立假定坐标系； ②向炉体周围引测永久性测量控制点A、B、C、D，并保证所有测量控制点的坐标均为步骤①中假定坐标系坐标； ③将测量仪器分别安置到各测量控制点A、B、C、D，以安装在炉顶圆周上的mini小棱镜作为测量仪器协作目标进行炉顶圆周外缘坐标测量，并记录测量结果； ④将测得的i个炉体顶圆测点的坐标值(Xi，Yi)，分别代入以圆心坐标为O’ (U, V)，半径为R的圆方程组成的条件方程组内，然后对条件方程组按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程组未知数解U，V，R ; ⑤步骤④所以计算出的U，V即为炉顶圆心分别在X轴、Y轴方向的偏差分量，由此还可以计算出偏差总量、偏向以及炉体垂直度，用测定值减去设计值即得出半径偏差。 进一步，步骤②中测量控制点选埋于与炉体顶圆测点通视、便于观测且有利于保护的地方。 进一步，步骤③测量过程中，在观测时，要将小棱镜对中尖准确安置到炉体边缘并严格整平，调整好入视方向。 进一步，步骤③测量过程中，炉体顶圆测点位置视通视情况沿圆周均匀布置，点间距依据圆半径大小，按300?100mm弧长范围取值。 进一步，步骤③中的测量仪器为全站仪。 进一步，步骤⑤求解方程时，借助EXCEL中矩阵乘法(=MMULT)、转置(AT)、求逆(=MINVERSE)等运算公式进行计算。 本专利技术具有的优点和积极效果是:操作方便，计算理论严密，多次测量了同一圆周上不同点的坐标，所以产生了多余观测值，借助最小二乘原理在误差平方和最小的约束条件下，求得未知数的最或然值。应用该技术测定的圆形筒体中心偏差，确切地讲是物理意义上的重心偏差，因此说该测定技术既真实地测定了建构筑物的重心所在，同时又测定了筒体半径的偏差。所以特别适合测定高耸型圆形筒体建构筑物的垂直度、竖向中心等偏差。 【附图说明】 图1是本专利技术假定坐标系示意图； 图2是本专利技术炉体顶圆中心测量示意图； 图3是炉体顶圆测点位置分布示意图。 图中，1-炉体；2_测量仪器；3-mini小棱镜；4_炉体顶圆中心；5_炉体基础中心；6-炉体顶圆测点；7_测量控制点。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细说明。 ，包括如下步骤: ①如图1所示，以炉体基础中心5为原点O (0，O)，指北轴线为坐标北轴建立假定坐标系; ②向炉体I周围引测永久性测量控制点7，分别标记为A、B、C、D，并保证所有测量控制点7的坐标均为步骤①中假定坐标系坐标； 基于以上方法，测定出来的圆心坐标值可以直接体现为中心偏差值。 ③如图2所示，将测量仪器2分别安置到各测量控制点7处，以安装在炉顶圆周上的mini小棱镜3作为测量仪器协作目标进行炉顶圆周外缘坐标测量，并记录测量结果；本次测量的目标为炉体顶圆中心4的偏差，定炉体顶部截面圆设计外皮半径为Rs。 ④将测得的i个炉体顶圆测点6的坐标值(Xi，Yi)，分别代入以圆心坐标为O’ (U, V)，半径为R的圆方程组成的条件方程组内，然后对条件方程组按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程组未知数解U，V，R ; 由于假定坐标系原点为筒体基础中心5，其坐标为0(0，O)，所以⑤步骤④计算出的U，V即为炉体顶圆中心4分别在X轴，Y轴方向的偏差分量，由此，还可以计算出偏差总量、偏向以及炉体I垂直度等；半径偏差可以用测定值减去设计值得出。 其中，步骤②中测量控制点选埋于与炉体顶圆测点通视、便于观测且有利于保护的地方。 其中，步骤③测量过程中，在观测时，要将小棱镜对中尖准确安置到炉体边缘并严格整平，调整好入视方向。 其中，如图3所示，步骤③测量过程中，炉体顶圆测点位置视通视情况沿圆周均匀布置，点间距依据圆半径大小，按300?100mm弧长范围取值。 其中，步骤③中的测量仪器为全站仪。 其中，步骤⑤求解方程时，借助EXCEL中矩阵乘法(=MMULT)、转置(AT)、求逆(=MINVERSE)等运算公式进行计算。利用EXCEL表格计算，只需将外业采集到的测点坐标值输入到指定的单元格内，结果随即便显示出来。 本测定方法操作方便，计算理论严密，多次测量了同一圆周上不同点的坐标，所以产生了多余观测值，借助最小二乘原理在误差平方和最小的约束条件下，求得未知数的最或然值。应用该技术测定的圆形筒体中心偏差，确切地讲是物理意义上的重心偏差，因此说该测定技术既真实地测定了建构筑物的重心所在，同时又测定了筒体半径的偏差。所以特别适合测定高耸型圆形筒体建构筑物的垂直度、竖向中心等偏差。 以上对本专利技术的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本专利技术的较佳实施例，不能被认为用于限定本专利技术的实施范围。凡依本专利技术申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利技术的专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
采用平面坐标法测定圆形筒体建构筑物中心偏差的方法，其特征在于，包括如下步骤：①以炉体基础中心o(0,0)为原点，指北轴线为坐标北轴建立假定坐标系；②向炉体周围引测永久性测量控制点A、B、C、D，并保证所有测量控制点的坐标均为步骤①中假定坐标系坐标；③将测量仪器分别安置到各测量控制点A、B、C、D，以安装在炉顶圆周上的mini小棱镜作为测量仪器协作目标进行炉顶圆周外缘坐标测量，并记录测量结果；④将测得的i个炉体顶圆测点的坐标值(Xi，Yi)，分别代入以圆心坐标为O’(U,V)，半径为R的圆方程组成的条件方程组内，然后对条件方程组按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程组未知数解U,V,R；⑤步骤④所以计算出的U,V即为炉顶圆心分别在X轴、Y轴方向的偏差分量，由此还可以计算出偏差总量、偏向以及炉体垂直度，用测定值减去设计值即得出半径偏差。

【技术特征摘要】
1.采用平面坐标法测定圆形筒体建构筑物中心偏差的方法，其特征在于，包括如下步骤: ①以炉体基础中心O(O，O)为原点，指北轴线为坐标北轴建立假定坐标系； ②向炉体周围引测永久性测量控制点A、B、C、D，并保证所有测量控制点的坐标均为步骤①中假定坐标系坐标； ③将测量仪器分别安置到各测量控制点A、B、C、D，以安装在炉顶圆周上的mini小棱镜作为测量仪器协作目标进行炉顶圆周外缘坐标测量，并记录测量结果； ④将测得的i个炉体顶圆测点的坐标值(Xi，Yi)，分别代入以圆心坐标为O’(U，V)，半径为R的圆方程组成的条件方程组内，然后对条件方程组按超定方程求解最小二乘解的方法求解，得出方程组未知数解U，V，R ; ⑤步骤④所以计算出的U，V即为炉顶圆心分别在X轴、Y轴方向的偏差分量，由此还可以计算出偏差总量、偏向以及炉体垂直度，用测定值减去设计值即得出半径偏差。2.根据权利要求1所述的一种采用平面坐标法测定圆形...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜日中，
申请(专利权)人：中冶天工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12