沈祥開 向 陽

（中冶連鑄技術(shù)工程有限責(zé)任公司項(xiàng)目管理部 湖北武漢 430073）

1 概述

隨著冶金工藝技術(shù)及冶金設(shè)備的精度的不斷提高，對冶金設(shè)備的安裝精度也提出了更高的要求，尤其在連鑄工藝階段，連鑄機(jī)安裝的精密程度，不僅關(guān)乎到漏鋼事故安全，還關(guān)系到設(shè)備的最佳運(yùn)行及出坯質(zhì)量。目前，連鑄機(jī)的安裝普遍采用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行設(shè)備的安裝精度測量—傳統(tǒng)光學(xué)儀器標(biāo)定中心線及基準(zhǔn)點(diǎn)，通過吊鋼線、拉卷尺、千分尺、水準(zhǔn)儀進(jìn)行安裝測量。

近年來，出現(xiàn)了運(yùn)用全站儀取代傳統(tǒng)方式進(jìn)行設(shè)備安裝精度的測量，該方法測量效率高、精度高、且儀器在場地空間可靈活地架設(shè)。但此方法需要采集大量數(shù)據(jù)并進(jìn)行人工分析，測量時(shí)還需專用的工裝器具進(jìn)行過渡，整個(gè)測量過程需多個(gè)工作日完成，雖然較傳統(tǒng)方式有較大的改善，但在效率、精度、測量報(bào)告的可靠程度等方面仍存在多項(xiàng)不如人意之處，需要進(jìn)一步改進(jìn)完善。便攜式三坐標(biāo)測量機(jī)—激光跟蹤儀正好在這些方面較好地解決了這些不足，但在連鑄機(jī)安裝專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用尚無報(bào)道。為了提升連鑄機(jī)的安裝質(zhì)量，結(jié)合連鑄機(jī)的安裝精度要求，筆者嘗試運(yùn)用激光跟蹤儀對連鑄機(jī)的安裝精度進(jìn)行檢測。

由θ的先驗(yàn)分布可知顯然關(guān)于{Wt，t≥0}是鞅，關(guān)于{Bt，t≥0}。且在T有界時(shí)，依據(jù)等距[14]可知是平方可積鞅，有同理，是平方可積鞅，且由文獻(xiàn)[15]及大數(shù)定律可得

2 典型連鑄機(jī)的安裝精度要求及目前檢測方法的現(xiàn)狀

2.1 典型連鑄機(jī)的安裝精度要求

如圖1所示，為典型大方坯／異型坯的安裝精度檢測部位圖。檢測部位包括，液壓振動安裝標(biāo)高面，扇形段各安裝軸軸心。

標(biāo)高精度要求≤±0.5mm；中心線精度最高要求≤±0.5 mm；水平度精度最高要求≤0.1mm／1000mm［1］。

將光靶反射球直接穩(wěn)定接觸連鑄機(jī)被測部位即可進(jìn)行檢測，但連鑄機(jī)安裝永久基準(zhǔn)點(diǎn)（“樣沖”點(diǎn)）的檢測無法用光靶反射球進(jìn)行直接檢測，這是因?yàn)橐环矫?.5英寸的反射球、甚至0.5英寸的反射球均無法準(zhǔn)確定位到小于0.5 mm的“樣沖”點(diǎn)上，另一方面手持反射球因人為的微量抖動更無法精準(zhǔn)地檢測到基準(zhǔn)點(diǎn)。所以，如何找到精確的方法檢測到這些基準(zhǔn)點(diǎn)，成為激光跟蹤儀測量系統(tǒng)發(fā)揮其優(yōu)勢的首要瓶頸。

2.2 目前檢測方法的現(xiàn)狀

利用一種激光跟蹤儀檢測基準(zhǔn)點(diǎn)的工裝基座，可解決有效檢測永久基準(zhǔn)點(diǎn)（“樣沖”點(diǎn)）的難題，該工裝基座填補(bǔ)了激光跟蹤儀有效精確檢測基準(zhǔn)點(diǎn)（“樣沖”點(diǎn)）的技術(shù)空白，目前筆者已同時(shí)申請了發(fā)明專利（專利號：201310636713.2）和實(shí)用新型專利（專利號：201320783541.7）。

圖1 典型大方坯／異型坯的安裝精度檢測部位

首先建立三維空間坐標(biāo)系：檢測外弧基準(zhǔn)線的兩基準(zhǔn)點(diǎn)、鑄流中心線偏移線的基準(zhǔn)點(diǎn)、標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)，使用激光跟蹤儀本身的電子水平儀建立大地水平面，并以此水平面及標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)建立xy平面，其中檢測的外弧基準(zhǔn)線為x軸，外弧基準(zhǔn)線與鑄流中心線的交點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，過坐標(biāo)系原點(diǎn)且垂直于xy平面的軸線即為z軸，過坐標(biāo)系原點(diǎn)且垂直于x軸的軸線即為y軸。這樣建立的三維空間坐標(biāo)系與設(shè)計(jì)圖紙的坐標(biāo)系一致，便于后續(xù)評價(jià)及數(shù)據(jù)分析。坐標(biāo)系建立及實(shí)測圖示如圖4所示。

激光跟蹤儀能在-10℃至＋40℃的溫度范圍內(nèi)工作，測量直徑可達(dá)320m，測量精度為7.5μm＋3μm／m，即在直徑為30m的測量范圍內(nèi)，測量精度在0.055mm以內(nèi)。激光跟蹤儀從技術(shù)指標(biāo)上完全可以滿足需求。

3 激光跟蹤儀的檢測原理及方法和精度

3.1 檢測原理

災(zāi)害的發(fā)生是由致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性、孕災(zāi)環(huán)境的敏感性和承災(zāi)體的易損性決定的［9］。其中，致災(zāi)因子和孕災(zāi)環(huán)境的存在是客觀的、自然的，而承災(zāi)體不同，人為因素會起到一定的作用。具體到雷電災(zāi)害，致災(zāi)因子是雷電本身，孕災(zāi)環(huán)境是地形、地貌及土壤等，承災(zāi)體是人員和物體。

光靶反射球按外徑尺寸來分，有0.5英寸、0.75英寸、1.5英寸及3.5英寸等幾種，其中直徑1.5英寸的空心球應(yīng)用最為廣泛［4］，1.5英寸反射球如圖3所示。

圖2 Leica AT401激光跟蹤儀

圖31.5英寸光靶反射球

3.2 檢測方法

他們即將結(jié)婚。我們還聽說艾米麗小姐去過首飾店，訂購了一套銀質(zhì)男人盥洗用具，每件上面刻著‘荷·伯’。兩天之后人家又告訴我們她買了全套男人服裝，包括睡衣在內(nèi)，因此我們說：“他們已經(jīng)結(jié)婚了?！盵1]281-282

傳統(tǒng)檢測方法：以主軸線上之中心線點(diǎn)使用懸掛垂球線加千分尺或鋼板尺進(jìn)行檢測，此方法會產(chǎn)生諸多誤差，如架線板投點(diǎn)、標(biāo)注、架線板震動、掛線偏差、垂點(diǎn)偏差、量計(jì)誤差等等，要想達(dá)到高精度的安裝標(biāo)準(zhǔn)難度很大［2］。

3.3 檢測精度

在粒子群算法中,由粒子的速度更新式(18)可知,慣性權(quán)重ω決定了粒子對當(dāng)前速度的繼承程度。如果慣性權(quán)重ω取值較小,則對當(dāng)前速度繼承程度較小,粒子的局部搜索能力強(qiáng),但是容易陷入局部最優(yōu);若慣性權(quán)重取值較大,則對當(dāng)前速度繼承程度較大,粒子的全局搜索能力強(qiáng),但是不利于算法局部的尋優(yōu)能力。所以對于慣性權(quán)重ω的最佳的選取是前期取較大值,保證粒子有較強(qiáng)的全局搜索能力,后期為了能夠利于粒子的精細(xì)搜索,慣性權(quán)重ω取較小值。為此,改進(jìn)慣性權(quán)重ω為自適應(yīng)慣性權(quán)重,如式(20)所示:

4 運(yùn)用激光跟蹤儀實(shí)際檢測連鑄機(jī)的安裝精度

4.1 檢測方案

全站儀極坐標(biāo)檢測方法：此方法可以在任意一個(gè)可觀測到測點(diǎn)的位置對測點(diǎn)直接進(jìn)行實(shí)測，利用極徑和極角（距離、坐標(biāo)方位角）計(jì)算出測點(diǎn)的坐標(biāo)值，以實(shí)測值和設(shè)計(jì)值進(jìn)行對照，即可計(jì)算出偏差值進(jìn)行改正或確認(rèn)［2］。采用全站儀建立極坐標(biāo)系統(tǒng)快速、操作簡便，克服了經(jīng)緯儀系統(tǒng)由于場地狹小而設(shè)站困難和交會圖形條件差的缺陷，且測量精度均勻［2］。但此方法在效率上仍存在不足。

圖4 坐標(biāo)系建立及實(shí)測圖示

然后根據(jù)檢測部位特性，靈活運(yùn)用不同規(guī)格的光靶反射球進(jìn)行檢測；必要時(shí)，因激光跟蹤儀的光路遮擋，可通過轉(zhuǎn)站實(shí)現(xiàn)全方位精密檢測。

激光跟蹤儀通過內(nèi)制激光干涉器、紅外激光發(fā)射器、光靶反射球來測量長度，通過光柵編碼器測量水平和俯仰角度，實(shí)現(xiàn)三維大體積現(xiàn)場測量。跟蹤儀本身具有一個(gè)機(jī)身坐標(biāo)系，同時(shí)，還可以很方便地用多種方法來確定設(shè)立坐標(biāo)系，或根據(jù)零件和工裝夾具的定位孔或基準(zhǔn)來設(shè)立測量坐標(biāo)系。實(shí)現(xiàn)零件及工裝夾具的各個(gè)定位平面，定位銷，定位孔等的空間定位。通過軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和位置調(diào)整，針對于測量過程中的一些特征的測量，配置附件輔助實(shí)現(xiàn)測量［3］。Leica AT401激光跟蹤儀如圖2所示。

4.2 檢測數(shù)據(jù)

在專業(yè)安裝單位的初次精密安裝后，運(yùn)用激光跟蹤儀進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)顯示大部分實(shí)測值與設(shè)計(jì)要求值的超差基本上均小于1mm，其部分測量數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)過分析，這些數(shù)據(jù)的超差范圍正好反映了安裝單位所使用的傳統(tǒng)測量器具（鋼卷尺、吊線墜、普通水準(zhǔn)儀）的分辨率和精度誤差。

表1 典型大方坯／異型坯安裝精度測量值

4.3 檢測效率

在液壓振動安裝標(biāo)高面及定位銷的實(shí)際檢測過程中，架設(shè)一次儀器，即可將永久基準(zhǔn)點(diǎn)、安裝標(biāo)高面及定位銷檢測完畢。在熟練程度下，對于五流連鑄機(jī)總耗時(shí)3小時(shí)內(nèi)，就能完成檢測、評價(jià)、出具報(bào)告的全部工作。在扇形段各安裝軸軸心的實(shí)際檢測過程中，架設(shè)兩次儀器，即可檢測完畢。在熟練程度下，對于五流連鑄機(jī)能在1個(gè)工作日內(nèi)完成檢測、評價(jià)、出具報(bào)告的全部工作。

而采用較為先進(jìn)的檢測方法—全站儀極坐標(biāo)法采用極坐標(biāo)法須用2天的時(shí)間才能完成3臺連鑄機(jī)四流的測量任務(wù)，并且在檢測過程中設(shè)計(jì)加工了專用輔助工裝［2］，通過使用專用輔助工裝才能順利完成檢測工作。相比較，運(yùn)用激光跟蹤儀進(jìn)行檢測不論在檢測時(shí)間上，還是在檢測便捷程度上，都使效率得到了顯著提升。

孤獨(dú)，是精神的困境，是曹文軒著力書寫的一種成長感受。每個(gè)人的成長都是孤獨(dú)的，他人的陪伴總是暫時(shí)的，孤獨(dú)才是生命的常態(tài)，面對生活的磨難，面對成長的挫折，面對一切難以言說的復(fù)雜感受，成長中的少年必須自己去面對，自己去體悟，自己去選擇。他人的幫助只能起到鼓勵(lì)和引導(dǎo)的作用，整個(gè)過程卻只能由少年獨(dú)自去完成。當(dāng)杜小康想家，想得哇哇大哭時(shí)，父親只能用大手安撫兒子的頭，給他一個(gè)繼續(xù)讀書的承諾。他們根本不可能回避孤獨(dú)?！斑@樣反而好了。時(shí)間一久，再面對天空中的一片浮云，再面對這浩浩蕩蕩的蘆葦，再面對這一縷炊煙，就不會再忽然地恐慌起來。”就這樣慢慢適應(yīng)孤獨(dú)，直到最后慢慢享受孤獨(dú)。

5 結(jié)論

綜上對比及分析可以看出，不論從檢測精度還是從檢測效率上，激光跟蹤儀結(jié)合專業(yè)的測量工裝進(jìn)行測量完全可滿足連鑄機(jī)安裝精度檢測的需求。激光跟蹤儀檢測精度高、檢測速度快，應(yīng)用激光跟蹤儀進(jìn)行連鑄機(jī)的安裝精度檢測是今后高技術(shù)、高質(zhì)量冶金領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

［1］冶金工業(yè)部第十一、十三、十七冶金建設(shè)公司.YB9244-1992冶金機(jī)械設(shè)備安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)煉鋼設(shè)備.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［2］降曉軍，吳廣成.全站儀極坐標(biāo)法在連鑄機(jī)安裝中的運(yùn)用［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2007（30）.

［3］李芳紅，馬文莉.空間測量激光跟蹤儀在煉鋼工藝檢測中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2007（5）.

［4］于成浩，柯明，趙振堂.提高激光跟蹤儀測量精度的措施［J］.測繪科學(xué)，2007（2）.