激光跟蹤儀在設備檢修精密測量中的應用

隨著科技的進步，測量工作趨于精確化、簡單化，工業設備安裝及檢修中的測量精度要求越來越高。在精密測量工作中，需要配備先進的、高精度的測量儀器，激光跟蹤儀的產生，滿足了精密工程的測量需要且操作簡單。但是，只依賴儀器本身，還是很難達到預期的效果，還需要有正確的測量方法、操作流程。現主要以徠卡AT401激光跟蹤儀為例進行說明。

1 徠卡AT401激光跟蹤儀

可以測量所有的基本幾何元素：點、線、面、弧、圓、圓柱、圓錐、圓環、曲線、曲面、矩形。根據已經測得的幾何元素來構建任意元素之間的位置關系，角度、距離；用一些元素擬合成一個無法實現的測量元素。ADM絕對測距儀距離測量精度：全量程160m直徑范圍內不超過±10μm。

2 激光跟蹤儀的使用

埋設控制點，選擇架設儀器的位置，測量待測設備，編輯成果資料。但是，在作業之前應采用逆向思維進行整體考慮，首先，根據需要出具的成果資料，選擇能反應出待測設備精度的特征點或測量面；再根據待測設備的實際位置、待測設備的特征點或測量面及現場提供的基準點，選擇儀器的架設位置，儀器的架設位置必須穩定，視線良好且距離待測設備不要太遠，盡量能多的觀測到待測設備，在保證能測量完全部待測設備的情況下，儀器的架設位置越少越好，這樣，可以有效地減少儀器的轉站誤差；然后，根據確定的儀器架設位置，選擇控制點的埋設位置，控制點一定要布置在穩定、不易破壞、覆蓋測量區域，盡量使控制點的位置能讓多個測站通視，保證轉站過程中控制點的連續性，保證轉站間公共控制點至少在3個以上，通過多次測量控制點，可以精確確定控制點的不確定度，結合儀器到控制點及測量設備的距離評定出測量精度。整體考慮有助于測量工作的順利進行，掌握測量待測設備的先后順序，可以有效提高測量的精度和效率。

2.1 控制網的建立

控制點一定要埋設在穩定的區域，能達到較長時間作業的連續性，保證在整個施工階段的測量精度。控制點應加蓋保護，以免帶磁力的底座吸入空氣中的鐵粉和渣滓。控制點的選擇必須涵蓋作業區域，包括平面和立面，實現長邊控制短邊的原則，同時，控制點的數量一定要滿足施工要求，保證在作業區域架儀器的位置能同時后視3～4個控制點，最好是4個以上，做有效檢核。不要把控制點布設在同一個載體上，避免控制點同時移位而無法檢核。

2.2 選擇儀器的固定位置

在設備安裝中，根據現場情況，選定儀器的最佳位置，能保證最大限度覆蓋所要測量的設備，盡量避免儀器轉站，或頻繁的變換儀器位置，同樣的控制點，會因儀器架設的角度不同，位置不同，交會出的點的精度不一樣，這樣就產生了不同的誤差。

2.3 儀器的使用

每次測量時，最好在測量區域內，靠近設備的穩定地方設置一個臨時的底座和靶球，每隔一定時間測量一下臨時靶球的坐標，檢核儀器的穩定性和作業區域的穩定性，保證測量的精度。如果出現偏差，首先利用臨時靶球重新初始化儀器，讓儀器進行自檢，修正誤差值，再測量臨時靶球的坐標是否與先前所測相同，測量結果一樣，則可以繼續測量，否則需要重新校核控制點。設置臨時靶球，既可以隨時檢核測量精度，又可以減少工作量。

3 誤差來源及注意事項

1）設備誤差。設備上的油污，必須徹底清洗干凈，否則影響測量精度。

2）環境因素。減少空氣的污濁，空氣中漂浮的細微顆粒會影響到儀器的測距，盡量保持空氣清潔，才能保證更準確的測量精度。避免作業區域附近或是影響作業區的振動設施存在，設備安裝一般都是在廠房中，存在天車的振動，其他設備運作的振動或是交叉作業中來源于其他施工作業的振動，有效減少測量時間段的振動，會提高測量精度。

3）儀器誤差。儀器本身都存在一定的誤差，沒有絕對精確的儀器，只是在特定的情況下，能達到相對準確，徠卡激光跟蹤儀同樣是在比較好的環境下，才能達到相對的測量精度10μm。

徠卡AT401激光跟蹤儀在一定范圍內會自動尋找靶球，人為的旋轉儀器，會使儀器在旋轉過程中受力不均，產生隙動誤差，盡量減少人為旋轉儀器的頻率，最好讓靶球正對儀器，引導儀器旋轉對準測量區域。架設儀器時，盡量讓儀器保持最低，重心越低，儀器越穩，可以有效地提高測量精度。一定要減少儀器的轉站次數，使儀器的架設位置越少越好。

4）控制點的穩定性。在實際測量中，發現埋設在穩定區域的控制點在長時間中也有輕微變動，大約在0～0.5mm之間，測量前校核的控制點誤差大于待測設備精度允許誤差的20%時，此誤差對設備的精度就有影響，不能滿足設備的測量精度。解決方法：重新采集現場提供的基準點恢復控制點的三維坐標；就以調整好的設備來調整控制點，盡量多取調整好的設備上的特征點或測量面，這樣能較好的保持設備的相對關系和相對穩定性。

4 工程實例

“首鋼冷軋薄板公司”加熱爐進行檢修，我方對加熱爐爐輥進行檢測，主要是爐輥與中心線的垂直度檢測、爐輥之間的平行度檢測、爐輥的水平度及對稱度檢測。爐輥的分布在地下1層、地上2層、地上4層、地上5層，主要分布在地上2層和地上5層，采用相同基準進行測量，保證其整體性和連貫性。

4.1 測量系統

平面坐標系統采用現場相對坐標系統，根據現場埋設的中心線采用相對坐標進行測量；高程系統采用假定高程系統，主要是測量各個爐輥之間的相對高差，是否符合設計要求。

4.2 測量難點

1）作業區內沒有穩定的作業面。現場爐輥周圍是鐵板鋪成的走道，沒有可以架設儀器的穩定工作面，人員走動和天車作業都會對儀器造成顫動，直接影響測量精度，考慮這些因素；通過購買強力吸盤，把儀器吸附到比較穩定，方便于測量爐輥的位置。

2）作業區內作業面狹小。爐輥端面處走道區狹窄，測量作業面小，測量時會受到很大的制約，造成視線內所測范圍狹小，儀器架設空間有限，容易受到交叉作業影響；在測量時，一定要保證儀器架設位置處不受外界的影響，減少人員走動，避免交叉作業。

3）爐輥數量大且分布廣。加熱爐爐輥數量大，分布廣、高差大，所處位置的情況不同，造成測量難度加大，頻繁架設儀器，根據不同位置的爐輥需要做相適應的基準點，選擇適合儀器架設的位置。

4）通視條件差。由于爐輥周圍作業面狹窄且設備縱橫交錯，造成通視條件極差，對基準點的選取和儀器的架設位置造成很大難度，在測量時，一定不要隨意堆放雜物和隨便放置設備。

5）儀器頻繁轉站誤差。頻繁轉站很容易造成誤差積累和誤差傳遞，為保證測量的精度，在不同位置架設的儀器，盡量保證后視相同的基準點，且基準點要覆蓋測量區域，必要時對上次所測數據進行復測，檢查是否與本次測量數據相一致。

4.3 觀測方法

1）極坐標觀測。把儀器架設在穩定、通視良好且能同時觀測到控制點和基準點的地方，觀測到的基準點越多越好，直接采用極坐標法進行測量，通過環閉合路線，聯測所有的控制點和基準點，再根據控制點建立坐標系，轉換基準點坐標，使其與控制點保持同一個坐標系且該坐標系平行于設備中心線。

2）找回坐標系。在每回重新架設儀器時，保證儀器能夠一次觀測到3個以上的控制點，利用反射球，采用極坐標方法直接測量控制基準點，用電腦軟件找回坐標系，使每次架設儀器的坐標系保持一致，這樣才能保證測量的精度和數據的統一。

5 結論

通過高精度的測量工作，深刻體會到測量和精度的緊密關系，精度越高測量難度越大，要求儀器設備、測量技術、環境狀況越高。測量人員具備較高的責任心和技術能力，把控好每個環節，注重理論和實踐的結合，具備分析問題，解決問題的能力，把測量精度控制在合理范圍。