激光跟踪仪在设备检修精密测量中的应用

随着科技的进步，测量工作趋于精确化、简单化，工业设备安装及检修中的测量精度要求越来越高。在精密测量工作中，需要配备先进的、高精度的测量仪器，激光跟踪仪的产生，满足了精密工程的测量需要且操作简单。但是，只依赖仪器本身，还是很难达到预期的效果，还需要有正确的测量方法、操作流程。现主要以徕卡AT401激光跟踪仪为例进行说明。

1 徕卡AT401激光跟踪仪

可以测量所有的基本几何元素：点、线、面、弧、圆、圆柱、圆锥、圆环、曲线、曲面、矩形。根据已经测得的几何元素来构建任意元素之间的位置关系，角度、距离；用一些元素拟合成一个无法实现的测量元素。ADM绝对测距仪距离测量精度：全量程160m直径范围内不超过±10μm。

2 激光跟踪仪的使用

埋设控制点，选择架设仪器的位置，测量待测设备，编辑成果资料。但是，在作业之前应采用逆向思维进行整体考虑，首先，根据需要出具的成果资料，选择能反应出待测设备精度的特征点或测量面；再根据待测设备的实际位置、待测设备的特征点或测量面及现场提供的基准点，选择仪器的架设位置，仪器的架设位置必须稳定，视线良好且距离待测设备不要太远，尽量能多的观测到待测设备，在保证能测量完全部待测设备的情况下，仪器的架设位置越少越好，这样，可以有效地减少仪器的转站误差；然后，根据确定的仪器架设位置，选择控制点的埋设位置，控制点一定要布置在稳定、不易破坏、覆盖测量区域，尽量使控制点的位置能让多个测站通视，保证转站过程中控制点的连续性，保证转站间公共控制点至少在3个以上，通过多次测量控制点，可以精确确定控制点的不确定度，结合仪器到控制点及测量设备的距离评定出测量精度。整体考虑有助于测量工作的顺利进行，掌握测量待测设备的先后顺序，可以有效提高测量的精度和效率。

2.1 控制网的建立

控制点一定要埋设在稳定的区域，能达到较长时间作业的连续性，保证在整个施工阶段的测量精度。控制点应加盖保护，以免带磁力的底座吸入空气中的铁粉和渣滓。控制点的选择必须涵盖作业区域，包括平面和立面，实现长边控制短边的原则，同时，控制点的数量一定要满足施工要求，保证在作业区域架仪器的位置能同时后视3～4个控制点，最好是4个以上，做有效检核。不要把控制点布设在同一个载体上，避免控制点同时移位而无法检核。

2.2 选择仪器的固定位置

在设备安装中，根据现场情况，选定仪器的最佳位置，能保证最大限度覆盖所要测量的设备，尽量避免仪器转站，或频繁的变换仪器位置，同样的控制点，会因仪器架设的角度不同，位置不同，交会出的点的精度不一样，这样就产生了不同的误差。

2.3 仪器的使用

每次测量时，最好在测量区域内，靠近设备的稳定地方设置一个临时的底座和靶球，每隔一定时间测量一下临时靶球的坐标，检核仪器的稳定性和作业区域的稳定性，保证测量的精度。如果出现偏差，首先利用临时靶球重新初始化仪器，让仪器进行自检，修正误差值，再测量临时靶球的坐标是否与先前所测相同，测量结果一样，则可以继续测量，否则需要重新校核控制点。设置临时靶球，既可以随时检核测量精度，又可以减少工作量。

3 误差来源及注意事项

1）设备误差。设备上的油污，必须彻底清洗干净，否则影响测量精度。

2）环境因素。减少空气的污浊，空气中漂浮的细微颗粒会影响到仪器的测距，尽量保持空气清洁，才能保证更准确的测量精度。避免作业区域附近或是影响作业区的振动设施存在，设备安装一般都是在厂房中，存在天车的振动，其他设备运作的振动或是交叉作业中来源于其他施工作业的振动，有效减少测量时间段的振动，会提高测量精度。

3）仪器误差。仪器本身都存在一定的误差，没有绝对精确的仪器，只是在特定的情况下，能达到相对准确，徕卡激光跟踪仪同样是在比较好的环境下，才能达到相对的测量精度10μm。

徕卡AT401激光跟踪仪在一定范围内会自动寻找靶球，人为的旋转仪器，会使仪器在旋转过程中受力不均，产生隙动误差，尽量减少人为旋转仪器的频率，最好让靶球正对仪器，引导仪器旋转对准测量区域。架设仪器时，尽量让仪器保持最低，重心越低，仪器越稳，可以有效地提高测量精度。一定要减少仪器的转站次数，使仪器的架设位置越少越好。

4）控制点的稳定性。在实际测量中，发现埋设在稳定区域的控制点在长时间中也有轻微变动，大约在0～0.5mm之间，测量前校核的控制点误差大于待测设备精度允许误差的20%时，此误差对设备的精度就有影响，不能满足设备的测量精度。解决方法：重新采集现场提供的基准点恢复控制点的三维坐标；就以调整好的设备来调整控制点，尽量多取调整好的设备上的特征点或测量面，这样能较好的保持设备的相对关系和相对稳定性。

4 工程实例

“首钢冷轧薄板公司”加热炉进行检修，我方对加热炉炉辊进行检测，主要是炉辊与中心线的垂直度检测、炉辊之间的平行度检测、炉辊的水平度及对称度检测。炉辊的分布在地下1层、地上2层、地上4层、地上5层，主要分布在地上2层和地上5层，采用相同基准进行测量，保证其整体性和连贯性。

4.1 测量系统

平面坐标系统采用现场相对坐标系统，根据现场埋设的中心线采用相对坐标进行测量；高程系统采用假定高程系统，主要是测量各个炉辊之间的相对高差，是否符合设计要求。

4.2 测量难点

1）作业区内没有稳定的作业面。现场炉辊周围是铁板铺成的走道，没有可以架设仪器的稳定工作面，人员走动和天车作业都会对仪器造成颤动，直接影响测量精度，考虑这些因素；通过购买强力吸盘，把仪器吸附到比较稳定，方便于测量炉辊的位置。

2）作业区内作业面狭小。炉辊端面处走道区狭窄，测量作业面小，测量时会受到很大的制约，造成视线内所测范围狭小，仪器架设空间有限，容易受到交叉作业影响；在测量时，一定要保证仪器架设位置处不受外界的影响，减少人员走动，避免交叉作业。

3）炉辊数量大且分布广。加热炉炉辊数量大，分布广、高差大，所处位置的情况不同，造成测量难度加大，频繁架设仪器，根据不同位置的炉辊需要做相适应的基准点，选择适合仪器架设的位置。

4）通视条件差。由于炉辊周围作业面狭窄且设备纵横交错，造成通视条件极差，对基准点的选取和仪器的架设位置造成很大难度，在测量时，一定不要随意堆放杂物和随便放置设备。

5）仪器频繁转站误差。频繁转站很容易造成误差积累和误差传递，为保证测量的精度，在不同位置架设的仪器，尽量保证后视相同的基准点，且基准点要覆盖测量区域，必要时对上次所测数据进行复测，检查是否与本次测量数据相一致。

4.3 观测方法

1）极坐标观测。把仪器架设在稳定、通视良好且能同时观测到控制点和基准点的地方，观测到的基准点越多越好，直接采用极坐标法进行测量，通过环闭合路线，联测所有的控制点和基准点，再根据控制点建立坐标系，转换基准点坐标，使其与控制点保持同一个坐标系且该坐标系平行于设备中心线。

2）找回坐标系。在每回重新架设仪器时，保证仪器能够一次观测到3个以上的控制点，利用反射球，采用极坐标方法直接测量控制基准点，用电脑软件找回坐标系，使每次架设仪器的坐标系保持一致，这样才能保证测量的精度和数据的统一。

5 结论

通过高精度的测量工作，深刻体会到测量和精度的紧密关系，精度越高测量难度越大，要求仪器设备、测量技术、环境状况越高。测量人员具备较高的责任心和技术能力，把控好每个环节，注重理论和实践的结合，具备分析问题，解决问题的能力，把测量精度控制在合理范围。