孫中勝 陳亮

摘 要 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(cè)量技術(shù)對(duì)張力輥軸線進(jìn)行檢測(cè)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(cè)量 張力輥檢測(cè) 平行 垂直

0引言

工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，機(jī)器設(shè)備的安裝位置及相互關(guān)系，對(duì)生產(chǎn)出來(lái)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(cè)。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(jià)格太貴等原因，研究使用基于攝影測(cè)量原理的方法，進(jìn)行工業(yè)設(shè)備的安裝檢測(cè)。

1基本原理

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

數(shù)學(xué)模型是基于攝影時(shí)物點(diǎn)、鏡頭中心、像點(diǎn)三點(diǎn)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(guò)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(diǎn)坐標(biāo)p（x、y）由相機(jī)CCD測(cè)定，利用共線條件方程通過(guò)最小二乘平差解算求得物方點(diǎn)三維坐標(biāo)。

單相機(jī)工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)用于大型工業(yè)產(chǎn)品、生產(chǎn)設(shè)備、試驗(yàn)設(shè)施等對(duì)象的空間幾何尺寸檢測(cè)，具有精度高、非接觸、速度快、自動(dòng)化、超便攜等特點(diǎn)。系統(tǒng)主要由高分辨率攝影測(cè)量相機(jī)、長(zhǎng)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(duì)象為檢修狀態(tài)某車(chē)間張力輥軸線的檢測(cè)，兩個(gè)張力輥軸線相對(duì)位置不平行，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)出來(lái)的鋼板質(zhì)量不合格。現(xiàn)場(chǎng)地面有兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，理論上，兩張力輥軸線應(yīng)與兩基準(zhǔn)點(diǎn)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(cè)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(diǎn);（2）測(cè)量軋輥平臺(tái)上的基座上的攝影測(cè)量靶標(biāo);在被測(cè)軋輥平臺(tái)上粘貼攝影標(biāo)志點(diǎn)，在軋輥上粘貼多個(gè)攝影單點(diǎn)，使用單相機(jī)測(cè)量系統(tǒng)在其四周進(jìn)行多角度拍照測(cè)量;（3）拍攝完成后把照片導(dǎo)入MPS工業(yè)攝影測(cè)量軟件中進(jìn)行計(jì)算，得到軋輥上單點(diǎn)的及其測(cè)量工裝的空間三維坐標(biāo)值，將全站儀測(cè)的平臺(tái)上的基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)與攝影測(cè)得基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換，即把攝影測(cè)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(cè)量軟件中將攝影單點(diǎn)數(shù)據(jù)擬合成圓，添加圓心，并在圓心法線上添加一點(diǎn)A，連接圓心與添加點(diǎn)A即擬合成軋輥軸線。將1#、2#基準(zhǔn)點(diǎn)投影在全站儀坐標(biāo)系XOY平面上，投影點(diǎn)連線構(gòu)成基準(zhǔn)線;（4）在MPS工業(yè)攝影測(cè)量軟件查詢軋輥中軸線與1#、2#投影點(diǎn)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(chǎng)，先進(jìn)行張力輥現(xiàn)狀的檢測(cè)，然后按照檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行位置調(diào)整，調(diào)整完之后再檢測(cè)，不斷反復(fù)，直至檢測(cè)獲得滿意的結(jié)果。輥軸線長(zhǎng)度 2m，假定張力輥1的前后兩個(gè)截面中心點(diǎn)為A1，A2，張力輥2的前后兩個(gè)截面中心點(diǎn)為B1，B2。

初次檢測(cè)，張力輥1初始狀態(tài)測(cè)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?，A1、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(diǎn)高度偏差為-0.47mm。張力輥2初始狀態(tài)測(cè)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(diǎn)高度偏差為-0.15mm 。

工人按照以上檢測(cè)的初始結(jié)果，擰動(dòng)螺栓，調(diào)整張力輥位置。重復(fù)以上檢測(cè)步驟，獲得第一次調(diào)整后的檢測(cè)結(jié)果。張力輥1測(cè)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(diǎn)高度偏差為-0.42mm 。張力輥2測(cè)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?，B1、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(diǎn)高度偏差為-0.21mm 。

工人按照以上檢測(cè)的第二次結(jié)果，擰動(dòng)螺栓，調(diào)整張力輥位置。重復(fù)以上檢測(cè)步驟，獲得第二次調(diào)整后的檢測(cè)結(jié)果。張力輥1測(cè)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(diǎn)高度偏差為-0.39mm 。張力輥2測(cè)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(diǎn)高度偏差為-0.15mm 。

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

3結(jié)論

精密工業(yè)攝影測(cè)量的方法，應(yīng)用到鋼廠張力輥的檢修工作，通過(guò)多次的檢測(cè)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(guò)此次試驗(yàn)，為同類型的軸線檢測(cè)檢修工作，提供了基本思路。

參考文獻(xiàn)

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