基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法技术

一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，采用三维激光跟踪测量技术，首先精确测定控制环上的两个耳环孔圆周，采用圆周拟合方法求得其圆心坐标，建立机组安装坐标系。在此基础上测量接力器活塞杆圆柱及其端部销钉孔分别在全部伸出和完全缩回两种状态下的圆心坐标及高程，最后在机组安装坐标系内计算接力器活塞杆的方向和高程，并计算左右接力器之间的跨距。本发明专利技术克服了原接力器安装采用传统测量方法中的繁琐步骤，具有提高测量精度和可靠性，提高作业效率的特点。提高作业效率的特点。提高作业效率的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法


[0001]本专利技术属于水轮发电机组接力器安装
，涉及一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法。

技术介绍

[0002]对于水轮发电机组接力器安装，目前通用的测量方法首先在接力器设计位置的上方、沿其轴线方向张拉横向钢琴线，再在横向钢琴线上悬挂重锤线，采用电测法检测接力器的平面安装位置和方向；采用精密水准仪检测接力器安装高程和水平。这种测量方法的精度及可靠性都不高，作业效率十分低下，对接力器安装精度及施工工期影响较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，采用激光跟踪测量技术获得接力器相关点位的高精度测量值，通过坐标正形变换、圆周拟合数据处理技术获得安装基准及接力器的空间位置，极大地提高了测量精度和作业效率。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，它包括如下步骤：
[0005]步骤1，测量已安装到位的控制环耳环孔的圆周及其高程；
[0006]步骤2，采用圆周拟合方法获得控制环耳环孔圆心坐标，建立安装坐标系；
[0007]步骤3，在安装坐标系内测量接力器活塞杆圆柱以及接力器活塞杆在全部伸出和完全缩回两种状态下接力器端部销钉孔的圆周和高程，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标；
[0008]步骤4，解析计算获得接力器安装空间位置和姿态参数。r/>[0009]步骤1中：在左右接力器之间的控制环上架设激光跟踪仪，测量控制环耳环孔圆周，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标，测量控制环耳环孔上表面高程。
[0010]步骤2中：采用坐标正形变换方法建立以机组中心线为基准的安装坐标系。坐标正形变换共设七个转换参数，包括三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度比例因子，其转换方程为：其中，对于激光跟踪仪测量，坐标变换的尺度比例因子S＝1，在机组安装坐标系O-XYZ中，三个平移参数为测站坐标系的原点坐标O
i
(x
i
,y
i
,z
i
)，三个旋转参数为测站坐标系依次绕其坐标轴的旋转角,设绕其x，y，z轴的旋转角依次为ω
i
、γ
i
，则,旋转矩阵:
[0011][0012]步骤3中：将接力器活塞杆全部伸出，采用激光跟踪仪测量接力器活塞杆圆柱，测
量接力器端部销钉孔圆周和接力器端部销钉孔上表面高程；然后将接力器活塞杆完全缩回，再次测量接力器端部销钉孔圆周和接力器端部销钉孔上表面高程。
[0013]步骤4中：
[0014]a，采用圆柱拟合方法获得接力器活塞杆完全伸出时的空间三维位置和姿态，判断接力器的安装直线性和水平行，以及左右接力器的平行性和距离；
[0015]b，采用圆周拟合方法获得接力器端部销钉孔圆心坐标，同样判断接力器的安装直线性，以及左右接力器的平行性和距离；根据控制环耳环孔以及接力器端部销钉孔的实测高程，判断接力器的水平性；
[0016]c，上述两个步骤的结论相互校核，以保证测量成果的可靠性。
[0017]一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，采用三维激光跟踪测量技术，首先精确测定控制环上的两个耳环孔圆周，采用圆周拟合方法求得其圆心坐标，建立机组安装坐标系。在此基础上测量接力器活塞杆圆柱及其端部销钉孔分别在全部伸出和完全缩回两种状态下的圆心坐标及高程，最后在机组安装坐标系内计算接力器活塞杆的方向和高程，并计算左右接力器之间的跨距。本专利技术克服了原接力器安装采用传统测量方法中的繁琐步骤，具有提高测量精度和可靠性，提高作业效率的特点。
附图说明
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：
[0019]图1为本专利技术的结构示意图。
[0020]图2为本专利技术坐标正形变换示意图。
[0021]图中：控制环耳环孔1，接力器端部销钉孔2，接力器活塞杆3，接力器4。
具体实施方式
[0022]如图1～图2中，一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，它包括如下步骤：
[0023]步骤1，测量已安装到位的控制环耳环孔1的圆周及其高程；
[0024]步骤2，采用圆周拟合方法获得控制环耳环孔1圆心坐标，建立安装坐标系；
[0025]步骤3，在安装坐标系内测量接力器活塞杆3圆柱以及接力器活塞杆3在全部伸出和完全缩回两种状态下接力器端部销钉孔2的圆周和高程，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标；
[0026]步骤4，解析计算获得接力器安装空间位置和姿态参数。
[0027]步骤1中：在左右接力器4之间的控制环上架设激光跟踪仪，测量控制环耳环孔1圆周，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标，测量控制环耳环孔1上表面高程。其目的在于引入三维激光跟踪测量技术替代重锤线电测法，实现接力器安装基准的精确测定，提高了接力器安装基准的建立速度，极大地提高测量精度和可靠性，提高了作业效率。
[0028]步骤2中：采用坐标正形变换方法建立以机组中心线为基准的安装坐标系。坐标正形变换共设七个转换参数，包括三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度比例因子，其转换方程为：其中，对于激光跟踪仪测量，坐标变换的尺度比例因子S＝1，在
机组安装坐标系O-XYZ中，三个平移参数为测站坐标系的原点坐标O
i
(x
i
,y
i
,z
i
)，三个旋转参数为测站坐标系依次绕其坐标轴的旋转角,设绕其x，y，z轴的旋转角依次为ω
i
、γ
i
，则,旋转矩阵:
[0029]其目的在于直接精确测量已安装到位的控制环耳环圆周，并采用圆周拟合方法获得其圆心坐标，然后采用坐标正形变换建立机组安装坐标系，避免了传统测量方法中基准传递带来的精度损失；在统一的坐标系内计算分析测量数据，快速获得接力器安装平面位置、轴线方向、高程及水平参数；运用坐标正形变换方法，实现了测站坐标系到机组安装坐标系的转换；通过圆柱拟合、圆周拟合等方法获得接力器安装空间位置和姿态参数，减少了施工测量工作量，提高了作业效率
[0030]步骤3中：将接力器活塞杆3全部伸出，采用激光跟踪仪测量接力器活塞杆3圆柱，测量接力器端部销钉孔2圆周和接力器端部销钉孔2上表面高程；然后将接力器活塞杆3完全缩回，再次测量接力器端部销钉孔2圆周和接力器端部销钉孔2上表面高程。
[0031]步骤4中：
[0032]a，采用圆柱拟合方法获得接力器活塞杆3完全伸出时的空间三维位置和姿态，判断接力器4的安装直线性和水平行，以及左右接力器4的平行性和距离；
[0033]b，采用圆周拟合方法获得接力器端部销钉孔2圆心坐标，同样判断接力器4的安装直线性，以及左右接力器4的平行性和距离；根据控制环耳环孔1以及接力器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，其特征是，它包括如下步骤：步骤1，测量已安装到位的控制环耳环孔(1)的圆周及其高程；步骤2，采用圆周拟合方法获得控制环耳环孔(1)圆心坐标，建立安装坐标系；步骤3，在安装坐标系内测量接力器活塞杆(3)圆柱以及接力器活塞杆(3)在全部伸出和完全缩回两种状态下接力器端部销钉孔(2)的圆周和高程，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标；步骤4，解析计算获得接力器安装空间位置和姿态参数。2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，其特征是，步骤1中：在左右接力器(4)之间的控制环上架设激光跟踪仪，测量控制环耳环孔(1)圆周，采用圆周拟合方法获得其圆心坐标，测量控制环耳环孔(1)上表面高程。3.根据权利要求1所述的基于激光跟踪测量水轮发电机组接力器安装精密测量方法，其特征是，步骤2中：采用坐标正形变换方法建立以机组中心线为基准的安装坐标系。坐标正形变换共设七个转换参数，包括三个平移参数、三个旋转参数和一个尺度比例因子，其转换方程为：其中，对于激光跟踪仪测量，坐标变换的尺度比例因子S＝1，在机组安装坐标系O-XYZ中，三个平移参数为测站坐标系的原点坐标O
i
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭光文，吴光富，江小兵，刘宇鉴，程志华，卫书满，邱章云，曹国华，曹廷根，姚应盖，
申请(专利权)人：中国葛洲坝集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：