автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка и исследование автоматического метода геодезического контроля прямолинейности подкрановых путей

Предисловие

Глава I. Введение.

1.1 Анализ методов и средств автоматического контроля направляющих путей.

1.2 Особенности производства геодезических работ в условиях рефракции атмосферы

1.3 Постановка основных задач научных исследований

Глава 2. Разработка и теоретическое исследование автоматического метода контроля прямолинейности подкрановых путей.

2.1 Разработка и анализ точности автоматического метода контроля прямолинейности.

2.2 Обоснование и выбор основных элементов измерительной системы.

Глава 3. Разработка методики и анализ результатов экспериментального исследования стабильности положения лазерного луча в атмосфере в условиях значительных градиентов температуры.

3.1 Задачи исследования и состав измерительной аппаратуры.

3.2 Методика экспериментального исследования и обработки результатов измерений. бо

3.2.1 Методика исследований высокоточного угломерного прибора. . 6 о

3.2.2 Методика лабораторных и натурных исследований высокоточных термических градиентов.

3.2.3 Методика экспериментальных исследований стабильности положения луча в условиях значительных температурных градиентов в атмосфере

3.2.4 Методика обработки результатов экспериментального исследования стабильности пространственного положения лазерного луча.

3.3 Анализ результатов экспериментального исследования

Глава 4. Экспериментальные исследования автоматического метода контроля прямолинейности подкрановых путей.

4.1 Конструктивное описание измерительных приборов

4.2 Методика исследования точности метода контроля

4.2.1 Методика лабораторных исследований макета лазерного автоматического прибора для контроля прямолинейности направляющих путей.

4.2.2 Методика натурных испытаний автоматического метода контроля прямолинейности подкрановых путей.

4.3 Анализ результатов исследований

Глава 5. Анализ технико-экономической эффективности внедрения автоматического метода контроля прямолинейности направляющих путей

5.1 Анализ результатов внедрения автоматического метода контроля.

5.2 Перспективы практического использования автоматического метода контроля прямолинейности направляющих путей.

бурный рост науки и техники последних лет оказывает свое прогрессивное влияние на развитие всех отраслей народного хозяйства. На ХХУ1 съезде партии! было отмечено, что "тесная интеграция науки с производством - настоятельное требование современной эпохи".

Одно из важных мест на современном этапе развития производительных сил отводится автоматизации производственных процессов с целью дальнейшего увеличения производительности, повышения качества и сокращения трудоемкости проводимых работ. В полной мере это относится и к области инженерно-геодезических измерений, где важную роль призваны сыграть автоматические измерительные системы, которые позволят значительно повысить точность и эффективность инженерно-геодезических работ, что, в конечном счете, обеспечит успешное решение задач, связанных со строительством и эксплуатацией современных промышленных комплексов и технологического оборудования.

В условиях непрерывно действующих современных промышленных объектов возникла необходимость в оперативном геодезическом контроле правильности монтажа и сохранения проектного положения в процессе эксплуатации различных строительных конструкций и технологических линий, в частности, контроле прямолинейности направляющих путей различной протяженности.

Примером таких направляющих могут служить подкрановые рельсовые пути мостовых электрокранов, обеспечивающих технологический процесс в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности.

Применяемые в настоящее: время методы выверки прямолинейности подкрановых путей очень трудоемки и малопроизводительны, а также связаны с опасностью ведения работ на надземных путях. Кроме этого, геодезические измерения на многих промышленных объектах приходится вести в условиях неоднородных температурных полей, что снижает точность измерений из-за рефракции и турбулентности атмосферы.

В связи с этим разработка новых методов и средств контроля прямолинейности направляющих путей, основанных на применении; автоматизированных устройств и позволяющих существенно повысить эффективность инженерно-геодезических измерений, является насущной потребностью в геодезическом обеспечении строительства.

Настоящая диссертационная работа посвящена разработке и исследованию автоматического метода двухкоординатной выверки прямолинейности подкрановых путей с учетом влияния условий внешней среды на точность проводимых измерений.

Основные результаты выполненной работы заключаются в следующем.

1. Выполнен аналитический обзор существующих методов и средств контроля прямолинейности подкрановых путей. Сделан вывод о целесообразности применения с этой целью методов, основанных на использовании лазерного излучения и автоматизированных устройств, позволяющих измерять линейные отклонения контролируемой направляющей от проектного положения одновременно в плане и по высоте.

2. Разработан автоматический метод контроля прямолинейности подкрановых путей и предложена функциональная схема автоматического двухкоординатного лазерного прибора для определения планово-высотных профилей рельсовых направляющих.

В результате теоретических исследований получены формулы для оценки точности предложенного метода и определена ожидаемая средняя квадратическая ошибка такого метода, составившая 0,20 мм.

3. Проведены экспериментальные исследования стабильности пространственного положения лазерного излучения в условиях неоднородных температурных полей на основе чего выведено уравнение, отражающее зависимость флуктуаций лазерного луча от величины изменения температурных градиентов на трассе луча.

Для оценки степени влияния на результаты геодезических измерений неоднородных температурных полей рекомендовано измерять в створе прохождения луча градиенты температуры, используя для этого специально разработанные и исследованные высокоточные электронные градиентомеры.

4. Проведены экспериментальные исследования автоматического метода контроля прямолинейности подкрановых путей с применением созданного для этого опытно-экспериментального образца лазерного фотоэлектрического прибора. Результаты испытаний показали, что средние квадратические ошибки определения непрямолинейности направляющих составляют 0,29 мм в плане и 0,20 мм по высоте.

5. Использование метода в условиях производства при выверке планово-высотного положения подкрановых путей мостовых кранов подтвердило его высокую производительность и точность, а также обеспечило безопасное проведение инженерно-геодезических измерений. Ожидаемый экономический эффект от внедрения метода только на одном предприятии составляет пять тысяч рублей в год.

Основные положения диссертации докладывались на Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 60-летию образования СССР (1982 г.), и ХХХУШ научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (1983 г.) в МИИГАиК и опубликованы в следующих работах:

1. Измайлов Р.Б. К вопросу автоматизации измерений при выверке подкрановых путей. Деп. в ВИНИТИ № 5583-82 от 12.11.82.

2. Измайлов Р.Б., Березин А.Я. Лазерные измерители деформаций направляющих путей. "Транспортное строительство", № 5, 1983, с.48-49.

3. Зацаринный А.В., Измайлов Р.Б., Березин А.Я. Методика расчета необходимой точности ориентирования автоколлиматоров при измерении деформаций сооружений. "Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка", № 2, 1983, с.8-12.

4. Измайлов Р.Б., Березин А.Я. Результаты исследований фотоэлектрических лазерных приборов для измерения деформаций инженерных сооружений. "Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка", № 5, 1983, с.82-85.

5. Плотников B.C., Зацаринный A.B., Баранов В.В., Измайлов Р.Б. Оптимизация автоматических измерительных систем геодезического назначения. Деп. в ВИНИТИ № 46-84 от 2.01.84.

6. Зацаринный A.B., Березин А.Я., Измайлов Р.Б., Волынов А.Б. Применение лазерных автоколлимационных приборов для измерения угловых смещений объектов. "Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка", № 3, 1984, с.103-107.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Алякишев С.А., Гордеев Д.В. и др. Лазерное устройство для установки прямолинейности и плоскостности. "Применение газовых лезеров в геодезии. Электроника СВЧ". Сер.1,1972, вып.1(1), с.63-66.

2. Ангелова Н.В. Планово-высотная съемка подкрановых путей с помощью лазера. "Применение газовых лазеров в геодезии. Электроника СВЧ". Cep.I, 1972, вып.1(1).

3. Афанасьев В.А.,Усов B.C. Оптические приборы и методы контроля прямолинейности в инженерной геодезии, М.»"Недра", 1973.

4. Барабаненков Ю.Н.,Кравцов Ю.А.,Рытов С.М.»Татарский В.И. Состояние теории распостранения волн в случайно-неоднородной среде. -"Успехи физических наук",1970,том 102, вып.I,с.3-42.

5. Бергер Д. Применение лазерной техники в геодезии и геофизике. М.,"Недра", 1977.

6. Белоус Н»П. Влияние тепловых потоков на точность визирования в закрытых сооружениях, "Промышленное строительство", 1971, №10.

7. Вельский А.М. Автоматизация плановой выверки рельсовых крановых путей. "Сборник научных трудов Челябинского политехнического института", 1976, №187, с.189-199.

8. Большаков В.Д. Теория ошибок наблюдений. М.,"Недра",1983.

9. Большаков В.Д. ,Васютинский Й.Ю. ,Клюшин Е.Б. и др.

10. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве. М.,"Недра",1976.

11. Бронштейн Г.С.»Визиров Ю.В. Исполнительная съемка и выверка подкрановых путей прибором ПРП.-"Промышленное строительстство", 1972, №4.

12. Васютинский И.Ю. ,Рязанцев F.E.,Ямбаев Х.К. Геодезические приборы при строительно-монтажных работах. М.,"Недра", 1982.

13. Васильев Д.В.,Чуич В.Г. Системы автоматического управления. М.»"Высшая школа", 1967, 418 с.

14. Величко В.А.»Дементьев В.Е. и др. Геодезический контроль подкрановых путей тепловой электростанции. "Электрические станции", 1969, М.

15. Войтенко С.П. и др. Определение геометрических параметров подкрановых путей в условиях непрерывно действующих цехов. "Инженерная геодезия", Киев, 1980, с.85-89.

16. Ганьшин В.Н.,Репалов И.М. Геодезические работы при строительстве и эксплуатации подкрановых путей. М.,"Недра",1980.

17. Горюнов H.H. Конструкции корпусов и тепловые свойства полупроводниковых приборов. М.,"Энергия", 1972.

18. Григоренко А.Г.,Сисин И.А.,Сердюков В.М. Технический контроль при эксплуатации подкрановых сооружений. М./Металлургия", 1977.

19. Грузинов В.В.,Иванищев В.И. и др. Лазерные геодезические приборы в строительстве. М.,"Недра", 1977.

20. Грузин Н.Е.,Федорищев А.Е.,Мисковец В.К.»Карпинский В.У. Влияние внешних условий на результаты съемки подкрановых путей в закрытом помещении. Сб.: "Геодезия, картография и аэрофотосъемка", вып.19, Львов, 1974, с.7-12.

21. Грузин Н.Е. Выверка подкрановых путей с помощью лазера и телевизионной установки. "Промышленное строительство", 1972, №4.

22. Х'урвич A.C.,Кон А.И.»Миронов В.Л.,Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.,"Наука",1976.

23. Дементьев В.Е.»Зайцев А.К.»Федоров A.C. Применение лазера при определении деформаций подкрановых путей. -"Промышленное строительство", 1968,№9.

24. Дементьев В.Е.»Федоров A.C.,Шустов В.И. Исследование стабильности направления светового луча лазерных геодезических приборов ЛВ-2 и ЛВ-5. "Применение газовых лазеров в геодезии. Электроника СВЧ", 1972, вып.1(1),с.34-36.

25. Жуков В.Н.,Уставич Г.А. Пути повышения точности геодезических измерений в условиях влияния возмущающих воздействий. -- "Межвузовский сборник научных трудов НИИГАиК, 7/47,с.9-19, 1979.

26. Зацаринный A.B. Методика оценки точности дифференциальных фотоэлектрических датчиков. -Сб.:"Инженерно-геодезические работы в строительстве", М.,1981, вып.7(6).

27. Зацаринный A.B. Автоматизация высокоточных инженерно-геодезических измерений. M.,"Недра", 1976.

28. Зацаринный A.B.,Осипов В.К.»Вихрев В.В. Фотоэлектрические датчики для автоматизации створных измерений. Сб.: "Исследования по геодезии, аэрофотосъемке и картографии", МИИГАиК, 1976, вып.1(1), с.131-137.

29. Зацаринный A.B.,Науменко И.А.Осипов В.К. Исследование автоматического метода контроля прямолинейности направляющих путей большой протяженности. "Изв.Дузов, Геодезия и аэрофотосъемка", 1972, вып.I,с.19-21.

30. Зеленский A.M.Из опыта наблюдений за смещениями подкрановых путей. "Геодезия и картография", ЖЕ, с.36-39, 1972.

31. Зеленский A.M. Автоматизация инженерно-геодезических измерений при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. "Межвузовский сборник науч.трудов НИИГАиК", 1979, 7/47, с.30-35.

32. Зюзин A.C. Источники рефракции на территории крупных промышленных предприятий. Сб.:"Геодезия, картография и аэрофотосъемка", вып.25, Львов, 1977, с.6-11.

33. Игорев М.И.Румянцев А.И. Определение фактического положения в плане и профиле подкрановых путей. "Труды Всесоюзного проектно-изыскательского и НИИ "Гидропроект", 1975,Мб.

34. Кавунец Д.Н.,Корпас В.Н.,Лященко Ю.К. Лазерный визир для определения параметров подкрановых путей. "Промышленное строительство и инженерные сооружения", Киев, 1978, №4, с.8-9.

35. Кавунец Д.Н. О методике и точности определения геометрических параметров подкрановых путей. "Инженерная геодезия", Киев, 1978, J62I, с.91-96.

36. Кавунец Д.Н., Лященко Ю.К. О повышении точности определения геометрических параметров подкрановых путей лазерными визирами "Инженерная геодезия", Киев, 1981, №24, с.31-32.

37. Кавунец Д.Н.,Лященко Ю.К. Исследование точности методов геодезического контроля подкрановых путей. -"Инженерная геодезия", Киев, 1980, №23, с.75-78.

38. Кавунец Д.Н. Определение геометрических параметров подкрановых путей. "Геодезия и картография", 1979, №12,с.25-27.

39. Клименко A.B. Выверка подкрановых путей. Сб.^Вопросы инженерной геодезии", Волгоград, 1970.

40. Климкович В.А. Из опыта применения прибора ПРП при наблюдениях подкрановых путей. Сб.:"Геодезические работы на Урале", 1974, Свердловск.

41. Ламбин Н.Е. К вопросу съемки подкрановых путей и поиск новых приборов, уменьшающих трудоемкость работ.- Автоматизация инженерно-геодезических измерений, Киев,"Знания",1974,с.10.

42. Ламбин Н.Е. Съемка подкрановых путей с использованием полуавтоматического устройства. "Инженерная геодезия", Киев, №2, 1978, с.21-25.

43. Ламбин Н.Е. Исследование точности метода определения пространственного положения подкрановых путей мостового крана. 1978. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук.

44. Левчук Г.П. Курс инженерной геодезии. М.,"Недра",1970.

45. Левчук Г.П.,3ацаринный A.B. Принципы.построения автоматических устройств для контроля прямолинейности направляющих путей большой протяженности. "Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка", 1969, вып.2, с.35-42.

46. Медянцева Л.Л.»Любимцев М.Я.»Горбачев В.В. Автоматический метод контроля прямолинейности поверхностей большой протяженности. "Измерительная техника", 1967, №4, с.18-24.

47. Михелев Д.Ш. Формулы учета боковой рефракции при выполнении геодезических работ в закрытых помещениях. "Изв.вузов.

48. Геодезия и аэрофотосъемка", 1967, вып.3,с.67-75,

49. Михелев Д.Ш., Рунов И,В.»Голубцов А.И. Геодезические измерения при изучении деформаций крупных инженерных сооружений. М.,"Недра",1977.

50. Найдич A.M.»Алешин В.А. и др. Автоматический рельсовый профилограф. A.C. M924I8. Еюлл.изобретений №5,1967.

51. Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве (В.А.Величко, С.Ф.Мовчан, В.Е.Дементьев и др.,М.,"Высшая школа", 1982.

52. Осипов В.К. Исследование газовых ОКГ для определения параметров, удовлетворяющих требованиям к приборам геодезического назначения. "Исследования по геодезии, аэрофотосъемке и картографии", 1977, вып.2(2), с.13-16.

53. Павлов И;. М. »Черников В.Ф. Опыт использования газового лазера для автоматической выверки подкрановых путей. -"Геодезия и картография", 1972, МО, с.30-34.

54. Панков Э.Д. Система ПУЛ повышенной точности, "Изв. вузов. Приборостроение", 1967, т.X,№7,с.62-69.

55. Потюхляев В.Г. Контроль геометрических параметров мостовых кранов с помощью пентатональных систем. Сб.^Маркшейдерское дело и геодезия", Ленинград, 1980, с.65-68.

56. Потюхляев В.Г. Исследование влияния мостового крана на планово-высотное положение подкрановых рельсов. Сб.:"Маркшейдерское дело и геодезия", Ленинград, 1976, вып.З.

57. Приспособление для выверки подкрановых путей. -Информационный листок Западно-Сибирского ЦБТИ, 1967, №7.

58. Репалов И.М. Автоматизация процессов измерений при геодезическом контроле состояния подкрановых путей. Сб.:"Вопросыинженерной геодезии", Волгоград, 1970.

59. Сироткина Н.М. и др. Из опыта применения лазерного визира ЛВ-5М для определения деформаций подкрановых путей Череповецкой ГРЭС. Сб.: "Методы инженерной геодезии и фотограмметрии в строительстве", Ростов Н/Д, 1979, с.65-72.

60. Стенин В.А. Геодезическая съемка подкрановых конструкций в условиях действующих предприятий. "Труды Свердловского горного института", вып.89, 1972.

61. Стенин В.А. Исследования и применение лазерного кине-механического устройства при съемке крановых сооружений. Сб.: "Геодезия и фотограмметрия в горном деле", Свердловск, 1981,№8, с.38-43.

62. Справочное руководство по инженерно-геодезическим работам (Под ред.В.Д.Большакова и Г.П.Левчука) М.,"Недра", 1980.

63. Строительные нормы и правила "Геодезические работы в строительстве" (СНиП) Ш-2-75. М.,Стройиздат, 1976.

64. Спиридонов А.И.»Кулагин Ю.Н.,Крюков Г.С. Справочник-каталог геодезических приборов. М.,"Недра",1984.

65. Сытник В.С.,Клюшин А.Б. Применение лазерных геодезических приборов в строительстве. ЩШОМГП, М., 1977, с.20-21.

66. Тимофеев А.Н. Прибор для выверки подкрановых путей. -Сб.:"Современное состояние и задачи инженерно-строительных изысканий", Кемерово, 1972.

67. Тригер Л.М. О некоторых принципиальных схемах и возможностях поверок подкрановых путей мостовых и козловых кранов. --Сб.: "Новые методы и технические средства производства маркшейдерских работ". Белгород, 1975.

68. Уставич Г.А. Влияние внешних факторов при наблюдениях за оборудованием. "Геодезия и картография, 1979, №5, с.31-33.

69. Чирятьев H»С. Выверка планового положения подкранового пути способом произвольных створов. "Геодезия и картография", 1971, №8.

70. Шторм В.В. Приборы и методы линейных измерений при монтаже оборудования ускорителей. М. ,ЦНИИАТ0МИНФ0РМ, 1978, с.41-57.

71. Юдин В.Н. Организация и методика проведения работ по геодезическому контролю подкрановых путей мостовых электрокранов промышленных зданий. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. 1975.

72. Якушенков Ю.Г. Основы теории и расчета оптико-электронных приборов. М.,"Советское радио", 1974, 336 с.

73. Vrany V., Pospisil J. Vliv refrakce na presnost laserove zamerne primky. "Geodeticky a kartograficky obzor", 1981, 27, 2, 40-42.

74. Kwiecien J. Wplyw pola temperaturowego na wyniki pomiarow odksrtalcen poziomych w zamknistych pomieszcreniach fabrycznych -"Prz. geod.", 1979, 51, 1, 21-26.

75. Pospisil J. Vliv atmosfery na sireni laseroveho zareni pri metode zamerne primky. "Geodeticky a kartograficky obzor", 1980, 26, 1, 9-14.

76. Macek K. Lasero televizni system pro automatickou montaz stavebnich Konstrukci. - "Geodeticky a kartograficky obzor", 1978, 24, 12, 319-321.

77. Szandiner G., Tokodi A. Darupalya k ellenorzo merese lezerrel. "Geodezia es kartografia, 1980, 6, 430-436.

78. Kaspar M. Vergleich des Laser Alignements mit geodätischen Verfanren. - "Vermessungstechnik", 1979, 27, 4, 126-129.

79. Tlusty J. Anwendung von Lasergeraten für die Vermessung von Kranbahnen. "Vermessungstechnik", 1979, 27, 4, 129-130.

80. Hubner E. Untersuchungen zur Ausschaltung des Einflusses der Vertikalrefraktion bei Laserleitstrahltechnologien. -"Vermessungstechnik, 1978, 26, 7, 235-239.