автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Разработка теории и исследование методов контурных построений для геодезического обеспечения монтажа технологического оборудования

Р Г Б ОД 1 о ЛПР ШЬ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ

Для служебного пользевания.Экз. N

На правах рукописи

ПИМШИН Юрий Иванович

УДК 528.48

РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ КОНТУРНЫХ ПОСТРОЕНИЙ ДЛЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОНТАЖА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.24.01 - "Теодевия"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1994г.

Работа выполнена в Московском государственном университете геодезии и картографии

Научный консультант доктор технических наук, профессор Х.К.Ямбаев.

Официальные аппоненты: доктор технических наук, профессор

И.Ю. Васгатинский, доктор технических наук, профессор И.Ф.Куштин, доктор технических наук Г.Е.Рязанцев. Ведущая организация указана в решении ученого совета .

Защита диссертации состоится Си<?/-А& 1995г.

в /¿?часов на заседании специализированного совета Д 063.01.01 в Московском государственном университете геодезии и картографии по адресу: 103064, Москва, К-64, Гороховский пер., д.4, МГУГиК, ауд.321.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУГиК

Автореферат разослан

Ученый секретарь /у

специализированного совета . С.А.Сладкопевцев

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Повышение эффективности отраслей тяжелого машиностроения, металлургии, горнообогатительной, судостроения, самолетостроения и т.п. связано с внедрением новейших образцов высокопроизводительного технологического оборудования. Создание техники новых поколений предполагает осуществление мероприятий по повышению действенности систем контроля качества этой техники.

В этих условиях одной из основных задач промышленности является внедрение метрологического обеспечения на всех этапах производства, что является составной частью комплексной системы управления качеством продукции. При этом, особо, важное значение имеет внедрение геодезических способов и средств измерений для контроля формы и взаимного расположения поверхностей в области "больших размеров".

Решение задач контроля формы и взаимного расположения поверхностей с использованием традиционных геодезических методов является громоздким, а в ряде случаев й невозможно из-за сложных производственных условий и требуемой высокой точности. Для решения выше названных задач перспективно использование контурных построений , разработке теории методов и средств реализации которых и посвящена настоящая диссертационная работа.

Цель работы заключается в решении проблемы повышения эффективности геодезического контроля геометрических параметров формы и взаимного расположения элементов технологического оборудования путем разработки теории, способов и средств реализации высокоточных контурных построений

В связи с поставленной целью в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:

1. Выполнить разработку и анализ теории контурных построений.

2. Выполнить анаша принципов формирования референтных контуров.

3. Исследовать и разработать общую методику- применения лазерных систем формирования референтных контуров и их конструктивных элементов.

4. Разработать способы и средства контроля геометрических параметров форм элементов, реализующих контурные построения.

5. Разработать способы и средства.контроля геометрических параметров расположения элементов, реализующие контурные построения.

6. Выполнить лабораторные и производственные исследования предложенных способов и средств контроля геометрических параметров; дать рекомендации по их использованию.

Методы исследования. Исследования по теме диссертации выполнялись о учетом современных достижений в области геодезического контроля технологического оборудования промышленных предприятий. Теоретические исследования геодезических методов определения геометрии обьектов базировались на принципе системного подхода. Основным методом исследования способов и средств измерений был выбран математике - статистический. При внедрении методов контроля геометрических параметров обьектов применялись методы моделирования и оптимизации. Проверка результатов исследования осуществлялась непосредственно при метрологическом обеспечении в. реальных условиях производства. .

Научная новизна работы состоит в том, что в ней: - на основе анализа методов контроля формы и взаимного расположения•поверхностей, применяемых в настоящее время в машиностроении, систематизирован комплекс вопросов, определяющих пути развития методов и средств контроля геометрических параметров в области "больших" размеров; установлений, что отличи-

тельной является разработка методологии о использованием специальных* геодезических методов измерений, реализующих контурные построения;

- разработана общая теория контурных построения и исследована методика их реализации при контроле формы и взаимного расположения поверхностей;

- разработаны новые способы и средства измерений, реализующие контурные построения, предложены методики их использования, обеспечивающие повышение эффективности к качества 'контроля геометрических параметров объектов.

Научная новизна подтверждается 31 авторским свидетельством и патентом, выданными Государственными комитетами по делам изобретении ССЗСР и РФ.

• Предложенные разработки автора расширяют область использования геодезических методов измерений и позволяют более рацио* нально использовать их возможности и достоинства.

Практическое значение работы заключается в разработанной методике использования контурных построений для. решения следующих производственных задач:

1. Определения геометрических параметров: .

а) формы элементов - прямолинейности, плоскостности, радиальности, профиля продольного сечения;

б) расположения элементов - соосности, параллельности, перпендикулярности, номинального наклона.

2. Обеспечение средних квадратических ошибок измерений: при контроле формы 5+50 мкм, при контроле располсиь ния 1*10 мкм/м. На защиту выносятся:

1. Теория формирования контурных построений; результаты исследований общей методики их реализации.

2. Результаты исследований и разработок элементов лазерных систем для формирования референтных контуров (формирователей, преобразователей).

3. Способы.и средства контроля параметров формы элементов (прямолинейность, плоскостность, радиальность, профиль продольного сечения).

4. Способы и средства контроля параметров расположения элементов (соосность, перпендикулярность, параллельность, номинальный наклон).

5. Рекомендации по метрологической аттестации лазерных средств измерений, используемых при формировании референтных контуров.

Практическая реализация работы выполнена в процессе контроля монтажа оборудования: на заводе Металлоконструкций, г. Хабаровск, 1988, 1990 г. (контроль монтажа плазмо - и газорезательных установок и скоростной профильнопрокатной линии); на заводе Монтажных заготовок, г. Хабаровск, 1992г. (контроль монтажа стенда рулонирования оболочек резервуаров емкостью 5000 -10000 и3); на ГОКе, п. Многовершинный, 1989 - 1990 гг. (контроль монтажа мельниц ШС, МШР); на заводе Амурсталь, г. Комсомольск-на-Амуре, 1990 -1991 гг. (контроль монтажа машины непрерывного литья заготовок). Результаты научных исследований и разработок внедрены в учебный процесс Хабаровского государственного технического университета при подготовке специалистов строительного профиля.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на симпозиумах и научно - технических конференциях, в том числе: на первом Совегско - Китайском симпозиуме в ХабПИ, г. Хабаровск, 1991 г., на втором Российско - Китайском симпозиуме в Технологичес-

ком институте г.Харбин, 1992г.; на конференции молодых ученых и специалистов ЦНИИГАиК, г.Москва, 1987 г.; на конференциях' НИИПГ, г. Новосибирск, 1986 г.; НИИГАиК, г. Новосибирск, 1987г.; ХабПИ, г.Хабаровск, 1983 - 1992 гг.

Структура и обьем рабйты. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий обьем работы составляет 253 страниц машинописного текста, 10 таблиц, 84 рисунка, 7 приложении. Список литературы включает 246 наименований.

Публикации. Основное содержание работы освещено в 55 публикациях по теме диссертации, 31 из которых авторские свидетельства и патенты. .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации рассмотрена постановка задачи, обосновывается научная и производственная ценность ее решения, излагается краткое содержание глав.

В первой главе диссертационной работы рассмотрен технический контроль,выполняемый при монтаже технологического оборудования. Выделены задачи геометрического характера. Систематизированы и исследованы методы их решения (рис.1).

При этом показано, что для контроля геометрии объектов в области больших размеров наиболее рационально использовать геодезические методы измерений. Исследована' общая методология реализации геодезических методов. 'Выполнен анализ известной практики применения геодезических методов измерений для контроля геометрических параметров элементов технологического оборудования. В результате установлено, что рациональными и аффективными являются геодезические методы, основанные на принципе контурных

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОМЕТРИИ ОБЪЕКТОВ

непосредственные

косвенные

| машиностроительные | фотограмметрические || геодезические

в способы и средства MOHO стерео муаро одно Двух трех |

нераарушащего сьемка сьемка скопия мер- мер- мер б

| контроля ные ные ные |

меха ниче ские

опти ческие

элек трон ные

длиномеры

профилографы

радиусоыеры

построения

измерители взаимно! го расположения по! верхностей

координатно-изери тельные машины

отдель ные reo метриче ские

элементы

линии

углы

треуголь ники

отдель ные

системы

ломаная линия

(много ¡зам угольни |кну ки) ¡тые

контура

замк ну тые

разомлотдель-кну !ные тые

-J системы

отдельные

системы

«синтези-¡рованные

прочие измеритель ные приспособления! и устройства

способы аппроксимации исследуемых объектов

непрерывный дискретный

Рис.1. Блок-схема методов исследования геометрических свойств объектов

построений. Определено, что они полностью отвечает технологическим требованиям монтажного производства, в частности, обеспечивают возможность получения высокоточной экспресс-информации о геометрических параметрах исследуемых объектов. Систематизация известных контурных построений, в графической виде

представлена на рис.2. При этом анализ известной совокупности данных методов измерений показал, что отсутствует общая теоретическая основа решения вышеуказанной научной проблемы; известно лишь применение геодезических методов для решения отдельных задач контроля. В соответствии с этим, в рамках общей проблемы, состоящей в повышения эффективности геодезического контроля геометрических параметров формы и взаимного расположения элементов технологического оборудования, возникает необходимость в

| КОНТУРНЫЕ ПОСТРОЕНИЯ

I плоскостные пространственные

| замкнутые разомкнутые замкнутые разомкнутые 1

по условии аппроксимации

дискретные

непрерывные

по виду геометрической 1 мгуры

прямая кривая второго порядка кривизны кривая I плос-более I кость второго | порядка 1 кривиз- I ны | поверх ность второго порядка кривизны поверхн ость бо лее вто рого по рядка кривиз ны

отдельные

системы

синтезированные фигуры

л по принципу построения

| угловые линейные линейно-угловые

по принципу формирования

| механические оптические лучевые (лазерные)

Рис.2. Блок - схема видов контурных построений

разработке теории, способов и средств реализации высокоточных контурных построений. Решению этих достаточно сложных задач и посвящена настоящая диссертация.

Во второй главе исследована общая теория реализации контурных построений.

Сущность исследований геометрических свойств объектов с использованием контурных построений в общем виде заключается в том, что в определенном пространстве с помощью некоторых материальных элементов формируется идеальный, математически правильный, однозначно определяемый, заданный геометрический контур. Выполняя измерения от полученного геометрического контура и реальных исследуемых поверхностей, определяют геометрические параметры последних.

Измерения, выполняемые с применением контурных построений, осуществляются системами, реализующими нижеследующие формулы: при дискретном формировании контура

л

у = Е ух • ДХ! , (1)

¿=1

У1 = (XI) - ^0* (Ф1,Ч>2»ФЗ,Ф4,Х1) . при непрерывном формировании контура В

у «= I «р Сж) - ^ (91,<Р2,|РЗ,Ф4.х)]-^х ,. (2) А

где у (У1>- определяемый геометрический параметр;

¿0.-' - функция дискретно заданного идеального контура;

¿0 -функций непрерывно заданного идеального контура;

Гр - функция исследуемого объекта; х (х^) - ортогональный по отношению к у (уО переменный гео-мётрический параметр;

- и -

А,В - диапазон изменения параметра х(х4). в (1), (2) функция Го (Ф1,<Р2#ФЗ,Ф4) (Го' (Ф1,92.ТО,1Р4)]» обеспечивает формирование заданного геометрического контура. Анализ функции Го(Го') показывает, что основными ее составляющими элементами являются:

1. Ф1 - функция центрирования (совмещения, ориентирования) сис-

темы;

2. Ф2 - функция формирования системой контура заданного геомет-

рического вида;

3. фз - функция стабилизации системы;

4. <?4 - функция регистрации и обработки информации системы. Естественно, что точностной критерий Го(Го').определяется средними квадратическими ошибками функций, составляющх ее

2 ГаГо12_2 ГэГ°12_2

* - (-^К- (з)

где ту - средняя квадратическая ошибка центрирования системы; т^- средняя квадратическая опшбка формирования заданного

геометрического контура; Шф3- средняя квадратическая ошибка стабилизации системы; т^,- средняя квадратическая ошибка регистрации и обработки

информации системы. При Го(Го') - Гю(теор) = % и величине г,, пренебрежимо малой в сравнении с допустимым технологическим отклонением контролируемых параметров £, < 5(техн), считают, что сформированный контур является референтным для исследуемого.

Рассмотрим физический смысл функций, составляющих Го(Го')-

Функция центрирования фх

Обеспечивает системе совмещение ее с базовыми (главными) точками ■ или осями контролируемого контура. Функция 91 может быть реализована элементами, основанными на использовании различных принципов непосредственного совмещения с точками или осями исследуемых поверхностей основных функциональных элементов системы, а также на использовании различных принципов параллельного ориентирования основных функциональных элементов системы относительно осей контролируемых поверхностей.

Рассматривая типы ориентирования геодезических контрольно - измерительных систем, подчеркнем то, что, исходя из классификации производственных вадач, они могут осуществляться:

- в горизонтальной системе координат;

- в системе координат выверяемого объекта.

Из сказанного следует, что суть данного понятия в общем виде можно представить аналитической зависимостью Щ,В,С,аА,аВ,осс) = Л{Р(х.у.2)-[<Р1Ш (Х.Г.г) (4)

где А,В,С - линейные контролируемые параметры;

«А,«в. <*С~ угловые контролируемые параметры;

х, у, г - система координат референтного контура;

X, У,2 - горизонтальная система координат;

I, б, д - система координат исследуемого контура;

С1) - функция ориентирования референтного контура в горизонтальной системе координат;

(Р!125 - функция ориентирования референтного контура в системе координат исследуемого контура;

Л - аналитическая, зависимость между результатами измерений и контролируемыми геометрическими параметрами

- 13 -

исследуемого объекта, исходя из реального геометрического построения. Из анализа (4) и исходя из видов контрольно - измерительных задач, видно, что данная зависимость соответствует общему случаю, когда следует определять форму элементов (или их взаимное расположение) в горизонтальной системе координат и в системе координат исследуемого объекта. Частным случаем (4) является f(A,B,C,aA,o®,oic) = MF(Xy,2)-[<PiCZ)a5,g)]K (5)

Формула (5) соответствует производственной задаче, когда необходимо определять форму элементов (или расположение) в системе координат исследуемого объекта безотносительно к горизонтальной системе координат.

Анализируя функции 9iC15,Ф1С2) ориентирования референтных

контуров, входящие в (4),(5), определим, что в случае ар1С1).С2) g CU.CZ) g CD.CZ)

—Нх+Ь^—)-dy+(——)-d2 = 0- (6)

т.е. ф(1}-С2) _ COnst, тип ориентирования является строгим. В этом случае упрощен переход от измеряемых величин к определяемым геометрическим параметрам и обеспечивается, как правило, высокая оперативность получения информации о состоянии и изменении данных параметров. Здесь в процессе'контроля измеряемыми величинами являются непосредственно определяемые параметры. В случае

0ф1си. CZJ g С1), С2) g CU.CZ)

).dy (7)

т.е. <Р1С1,'С25 * const, тип ориентирования является свободным. В этом случае переход от измеряемых величин к определяемым геометрическим параметрам выполняется по аналитическим зависимое-

тям, соответствующим виду выбранного геометрического построения с учетом поправок за нестрогое ориентирование контрольно - измерительных систем.

На основе исследований известной совокупности видов центрирования и ориентирования предложено дифференцировать их на механические, методические и аналитические. В работе предложены два технических решения механических средств (А. с. №1562669, 2003037), обеспечивающих прецизионное центрирование и ориентирование референтных контуров над элементами выверяемого объекта. Изучены методические и аналитические варианты ориентирования, определены характеризующие их точностные критерии.

Функция формирования заданного геометрического контура,

Общая идея функции формирования <рг заключается в том, что в заданном пространстве решается задача воспроизведения некоторого контура, характеризуемого как

Ф2С1) = Ых.у.г) = 0,( 41<х<В1, Лг<У<В2, 4з<г<Вз ) Ф2С2) = (Х.у.г) = 0,( С1<х<Д1, с2<у<02, Сз<г<0з ) , (8)

<Р2Сп) = Ых.у.г) = 0, с и^Нг, Л*2<У<ЛГ2,. Мъ^ьь ) •где Ах, Вх, С1, М1, Нх - обобщенные параметры существования непрерывных функций f■L, заданных априорно;.

¿1, ^п - функции, отображающие проектные поверхности в

'пределах интервалов и £?ь С1! и Цх и Нц

к, у, г - переменные геометрические параметры заданного контура.

Из (8) определяются условия построения контура:

1. Если в (8) соблюдается В^ = Di = ..., . ..= М^, N1 = А^, то контур замкнут. Параметры А^, С^, А^, определяют зоны, в которых изменяется вид функции, отображающей Ф2С1) .Ф2С2). Ф2Сп).

2. Если хотя бы одно из равенств, приведенных в п.1, не выполняется, то это определяет условие разомкнутого контураг" Параметры, для которых условия равенства не выполняются, определяют границы зон формирования контура.

Отметим, что воспроизведение контура сложной формы характеризуемого выражением вида (8) непосредственно осуществить достаточно трудно. Задачей сегодняшнего дня является разработка систем, позволяющих формировать контуры простых геометрических форм, например: прямую, плоскость, систему пересекающихся прямых или плоскостей, параллелепипед (включая куб), круговой цилиндр, шар и т.д. В диссертации дано описание основных видов референтных контуров.

Расчет геометрических параметров контурных построений и точности их воспроизведения осуществляется на основе теории размерных цепей.

Функция стабилизации системы фэ

Функция обеспечивает автоматизированный учет или компенсацию влияния возмущающих факторов в системе. Элементы системы, реализующие Фз, обеспечивают учет или устранение влияния факторов, имеющих различные причины и зоны возникновения, принципы и уровни влияния.

В общем виде функция фз в системе определяется следующей формулой

«В 0в

фз = 5 с^(фэ'>фз")•йфз" , . (9)

ад Вд

где фз' - функция стабилизации внутренних возмущающих факторов в системе;

ФЗ" ~ функция стабилизации внешних возмущающих факторов ;

У - функция связи.

Анализ выражения (9) показывает, что определенные элементы системы решают задачи учета или компенсации внутренних возмущающих факторов, к которым относятся параметры нестабильности работы конструктивных элементов данной системы.

ФЗ' = £2(ФЗ'ш,ФЗ'сй),.-.,ФЗ'(п) ); (Ю)

где фз'с1),фз'(2),...,фз'Сп3 - функции учета или компенсации конкретных внутренних возмущающих факторов в системе;

П - функция связи.

Другие элементы системы, реализующие функцию фз, обеспечивают учет или компенсацию внешних.возмущающих факторов, к которым относятся: изменение градиента температуры в зоне контроля, изменение параметров прозрачности атмосферы, вибрация, параметры неоднозначности сопряжения поверхностей элементов исследуемого и референтного контуров

Фз" = Г(фз,,т,Фз,,С2),....Фз,,Сп) ); (И)

где фз"с1),фз"С2)..,фз"Сп) -функции учета или компенсации конкретных внешних возмущающих факторов;

Т - функция связи.

Анализ формул (10), (11) показывает, что при условии ФЗ*=ФЗ"Ж 0, обеспечивается полная стабилизация, т.е. устраняется (компенсируется) влияние всех возмущающих факторов в систе-

ме. Однако практически достичь этого невозможно и поэтому реализуется условие частичной стабилизации, при котором минимизируется уровень остаточного влияния возмущающих факторов с регламентацией предельно допустимых ошибок

т (остаточн.) < Со • лтр ■ Обычно принимают Со = 0.1 .

Изучены пути решения элементов стабилизации. При этом автором предложены и исследованы блоки лазерных систем обеспечивающие двухкоординатную компенсацию внутренних и частично внешних возмущающих факторов (А.с.№ 1402803, 1573342, Пол.реш.от 19.09.91, по заявк.№ 4881501/10)

Функция регистрации и обработки информации 94 .

Функция обеспечивает переход от материального геометрического контура к идеальному, однозначно определяемому на протяжении всего времени выполнения измерений, а также вычисления величин, характеризующих геометрические параметры исследуемого контура на момент времени Го. В общем случае функция Ф4 реализуется в системе трехкомпонентным блоком, включающим: элемент регистрации , элемент сопряжения с ЭВМ, микро ЭВМ. Обработка результатов измерений описываемым блоком сводится к следующему. После получения результатов регистрации путем реализации формул (1) и (2) имеется информация о геометрических параметрах исследуемого контура в системе координат референтного контура. Далее осуществляется аппроксимация полученных результатов строгими математическими функциями, соответствующими априорно заданному виду исследуемого параметра объекта. При выполнении аппроксимации учитывается допустимая величина 5(тех) отклонения исследуе-

мого контура от теоретического условия, налагаемого на его геометрические параметры. Аппроксимация осуществляется средствами математического программирования, в процессе выполнения которого выбирается функция , для которой справедлива определенная минимизация условии.

Приведенная теория реализации контурных построений осуществляется механическим, оптическим, лучевым методами. Следует подчеркнуть, что из указанных методов наиболее прогрессивным является лучевой ( в котором используют для формирования референтного контура лазерный луч ). Но безусловно и то, что полезными для технического контроля являются также механический и оптический методы построения контуров, и реализующие по сути этот же принцип системы гидро- и микронивелирования.

В диссертации рассмотрен лучевой вариант контурных построений в общем виде. Исследуя данное направление, обобщая и систематизируя возможные решения контурных построений лазерными системами, представим их в графическом виде блок - схемой (рис.3).

В таблице 1 приведены схемы • контурных построений, осуществляемые лазерными системами в зависимости от типа контуров (плоскостный, пространственный), принципа формирования {замкнутый, разомкнутый) и вида геометрической фигуры .

' Анализируя принципы формирования референтных контуров лазерными системами,- отметим, что они подразделяются по виду построения на.четыре группы. Первая' группа включает методы формирования контуров отдельными лазерными пучками, вторая - налагающимися, третья - пересекающимися, четвертая - встречными пучками. При атом функция заданного геометрического контура <рг для каждого названного случая будет иметь соответствующий вид.

- 19 -

Так для группы формирования контуров отдельными пучками функция ч>2 будет соответствовать

92-^(^1,81). (12)

гд® Фг - описывает геометрическую форму заданного контура и по сути определяет вид референтной фигуры; 21,01- линейные и угловые параметры заданного контура,

1 < 1 < л,

где л - количество размерных звеньев в контуре.

Для группы формирования контуров налагающимися пучками ч>2 определяет

92 = вн[фгС1,и1,Ва),ФгСЙ) (21,81),. .. ,ФгСп) (-?!, Ва)3 (13)

Принципы материализации контуров лазерными пучками

отдельными пучками системами пучков

пересекающимися налагающимися встречными

Лазерные контрольно - измерительные системы формирующие референтные контура '

однокоординатные двухкоординатные пространственные

угловые линейные линейно угловые

измерители стационарные измерители. стационарные измерители стационарные

полного угла доме ра референтный угол ВДОЛ] луча пер-пенди куляр но лучу референтная линия тахеометры референтное линейно угловое построение

теодолиты близкие 0 дальномеры нивелиры

близкие 180 створо-фиксаторы

Рис.3. Блок - схема лазерных систем формирования контуров

Таблица 1

Виды контурных построений

Продолжение таблицы 1

Разомкнутый контур

6. ангудярные прямые

конус

где Фг(1) ,ФгС25..,ФгСп) - описывают геометрическую форму одного и того же контура для каждого отдельного луча; Вн- функция связи.

Для группы формирования контуров пересекающимися лучами ч>2 имеет вид

где Фг1)Фг2»^-■>Фгп- определяют пространственное положение от' дельных лазерных пучков; 8П - описывает форму заданного контура,материализуемого,как" правило, точкой пересечения пучков. Для группы формирования контуров встречными пучками -уя определяет как

где Фг - описывает заданный контур в прямом ходе лучей;

Фг-1- описывает заданный контур в' обратном ходе лучей;

9в - функция связи;

л - общее колличество .звеньев замкнутого контура.

Характеризуя основные принципы формирования референтных контуров лазерными системами, отметим, что они могут быть осуществлены в зависимости.от вида •формирования и аппроксимации: сканирующими лазерными системами; дискретнр распределенными

9>2 = впСФГ1(11,В1),Фт2(1а.Во)

о ✓»■ • •»

Фгп(1к,31с)] , (14)

<Р2 = 0а|:Фг(11,в1),-сФг"1(1о,Зс)>] . л = 1 + 3 .

(15)

сканирующими лазерными системами и дискретно распределенными лазерными системами. Такие средства построения референтных контуров автором разработаны и исследованы.

Рассматривая совокупность геодезических лазерных контрольно - измерительных систем, реализующих контурные построения, с точки зрения их принципиального устройства, следует выделить четыре характерные для всех систем блока, а именно: излучатель, формирователь, преобразователь, регистратор. Названные блоки лазерных систем изучены и предложен ряд конструкций формирователей (А. с. №1515047, Пат. №2008615) и преобразователей (А. с. №1138651, 1211607, 1215466, 1312388, 1778555).

В третьей главе, рассмотрены методы измерений, разработанные на основе теории реализации контурных построений, для определения геометрических параметров формы и взаимного расположения элементов контролируемых обьектов. При этом в методах реализации контурных построений функции 91,92)93.94 осуществлены согласно особенностей выполнения контроля конкретных геометрических параметров. Далее приведем лазерные средства и способы их использования, характеризующие варианты реализации контурных построений при исследовании геометрии обьектов.

Для контроля прямолинейности предложены оптический (А.с.№ 1820205) и лучевой (А.с.№ 1218765, . 1573342, Пат.№ 2003041) методы решения данной задачи. При этом выделены три группы возможных вариантов материализации лазерных систем референтных прямых: 1 - референтная прямая задается отдельными пучками; 2 -референтная прямая задается встречными пучками; 3 - референтная прямая, задается налагающимися пучками. В диссертации описаны решения всех групп. Приведем одно из них включающее излучатель 1 и регистратор 2, (рис.4). Излучатель выполнен таким образом,

что в его корпусе последовательно установлены лазер 3, коллиматор 4, преобразующая оптика 5 и поворотная зонная марка 6. Причем преобразователь 5 выполнен в виде блока двойного изображения, в следствии чего обеспечивается формирование двух пучков лазерных лучей. За референтную прямую Ог) в системе принимают ось симметрии сформированных лазерных пучков.

Рис.4. Схема компоновки системы

В описываемой системе условием стабилизации Сч»з) референтной прямой является кщ = (-1)?сР2 ■ Учитывая, что в системе координат хоу = Ki / (у 1 - аО , к<?2 = XI / Су± - аг). получим Од) у 1 = (а-1 + аг)/2, где аь аг - отсчеты по первому и второму пучку лазерных лучей, щ = 0.5 • та • Определив Ух на всех исследуемых точках обьекта, включая и базовые 1,2, вычисляют нестворности 51. В общем случае, при к * О СФ1)

■ (у2 - у1) 1 , х „ч

= —---ГгГТТ? " ^-' ~ (16>

21-2 • (1 + й2)1/г (1 + к2)1/2

В диссертации показано, что предложенная система при визуальной регистрации лазерного луча обеспечивает точность измерен ния нестворностей, характеризуемую средними квадратическими ошибками, не превосходящими ± 0.05 мм.

Для контроля плоскостности предложены оптические и лучевые методы решения данной задачи. Лучевой вариант контроля плоскостности исследован с использованием лазерного ротационного

прибора . В этом случае референтная плоскость (<рг) материализуется сканирующим лазерным лучом и ориентируется свободно Сф±) в системе координат 5выверяемого объекта (т.е. кх /О, кг * О, * О). На исследуемых точках 2 берутся отсчеты по фоторегистратору. По взятым отсчетам вычисляют (414) параметры уклонения от плоскостности

д1 = 21' - го , (17)

г0 = 21т1п + ¿-ё, (18)

где г!1"1" - минимальное значение из всех Уи

% - шаг варьирования (обычно принимается % = 5(тех)); £ - номер приближения, при котором средствами математического программирования определяется оптимальное положение референтной плоскости при условии

к К

Е 1{Д1<5(тех)> = ¡пах, или £ 1-[Д1>5(тех)> = шл . 1-1 1=1

п = к + г .

= гх + Дг1 , Дг4 = Дгки + Лгка) .

Яг

Лгг! (1) - —- • (22 - 21) , ^ = - • (23 - 21) .

•11-2 Я1-3

где 21, gi - координаты 1 точки;

21-2» 91-3 " расстояния между крайними точками вдоль координатных осей 1 ид; 21, 22, 23 - отсчеты по фоторегистраторам, установленным соответственно на крайних точках контролируемой плоскости, снимаемых синхронно с 21. Средняя квадратическая- ошибка определения уклонения от плоскостности 1 точки определится по формуле

ггА I2 =

^-яе!2 , (19)

где wzi - ошибка отсчитывания на точке 2;

1*1-1 = Ьг + <П2 •

Исследования в"производственных условиях описанного варианта контроля плоскостности (при монтаже стенда рулонирования оболочек резервуаров емкостью до 10000 м3) показали, что обеспечивается точность контроля, характеризуемая интервалом средних квадратических ошибок 0.05 - 0.1 мм при расстояниях до 35 м .

Для контроля радиальности и профиля продольного сечения предложены методы геометрических построений (Пат.№2005990) и лучевые.

Лучевой вариант контроля геометрии криволинейных поверхностей разработан на основе реализации методик формирования контуров отдельными или пересекающимися лагерными пучками.

В варианте контроля криволинейных поверхностей с использованием пересекающихся пучков выбирают референтную фигуру (92), например, плоскость, заданную некоторыми известными параметрами в системе координат ХУИ. Причем параметры ориентирования (91) референтной плоскости и исследуемой поверхности отличны на величины пренебрегаемой малости (е, < 3(тех.)). Названные поверхности в общем случае не совпадают, а разнесены в пространстве на некоторое являющееся постоянным в дискретных точках линейное расстояние. В этой же априорно принятой системе координат ХУ2 выбирают некоторый базис В. Затем с концов выбранного базиса выполняют сканирование пересекающимися лучами по заданным сечениям исследуемой поверхности. Причем точка пересечения проектирующих лучей всегда должна лежать в пределах референтной плоскости (рис.7). Для этого установочные горизонтальные и верти-

кальные углы расчитывают по формулам

К2-(Ьо + ко-В)

=

Ко-в - Ьп

где К1 = ¿ё-(31); Кг = ¿^(Зг); ко = <£{зо);

01.32 - горизонтальные углы ориентирования лазерных лучей;

В - линейная величина бааиса; Ьо.Во - параметры, задающие в системе координат референтную плоскость в виде У = ко-х + Ьо-

$2 • + Ь

=

где

5а

в • эшСзг) в ■ з1л(В1) = -г--г ; =

51Л(В1 + 02)

52П(31 + 32)

(22)

- углы наклона лазерных лучей; ■ Ь - превьшение между точками концов базиса В.

Рис.7. Схема контроля профиля продольного сечения

Описанному геометрическому построения системы соответствует формирование на исследуемой поверхности некоторого ■ отрезка 1, заключенного между центрами симметрии проекций проектирующих лучей. Величина данного отрезка 2 является функцией угла пересечения лазерных лучей, расстояния от исследуемой поверхности до референтной плоскости и микротопографии в пределах контролируемой зоны. Выполнив определение отрезкз 1 и пренебрегая параметрами микро - топографии исследуемой поверхности, определяют линейное расстояние t от исследуемой поверхности до референтной плоскости в некоторой контролируемой течке заданного сечения С 4*45 * Для этого, например достаточно измерить-два угла Да i и Д02. По измеренным углам вычисляют величину 1

1 = в • f 1 - А - С 1 • —, (23)

L -> COS(tí)

где tg(üi) tg($2) А = - , С

ctg(a) =

tg-(Bl) + tg(0 2 + A02) tff(Bz) + tff(Bi + ABi)

1 - Л - С

А-Ь£-(В2 + Дзг) - + Два)

По величине 1 вычисляют Ь

Г соз(В1 - Во) соэ(32 4 Во)-)-1

1=2- -+ --(24)

1 31п(81 - а ) з1л(02 + а) -1

Кроме этого вычисляют значение координаты 1, на отметке которой

определен отрезок

В.- 31П(01) • tg(Vl)

г = - . (25)

31п(01 + 32 + ДВг)

Далее изменяют углы наклона лазерных лучей на величины А\>1 и для которых обязательным условием является выполнение

равенства (22). Вновь осуществляют определение отрезка по

величине которого вычисляют ti и . И так далее, с некоторым заданным шагом Дуь Дуг осуществляют исследование контролируемой поверхности в некотором ее сечении 3- После измерений в данном сечении 3 на всех его исследуемых точках 1 выполняют ориентирование- лазерных лучей на следующее и+1) сеченйе, для чего изменяют установочные горизонтальные углы 31 и 32 на некоторые величины, которые обеспечивают наведение на исследуемого сечения при условии выполнения равенства (21). По полученным параметрам ¿1 для каждого сечения строят соответствующий профиль. Для заданных интервалов 2 - (1+1) вычисляют радиус кривизны М

д^2 + йг^

Я1 = - , (26)

2-дг^.

где Дti = ¿(1+1) - ¿и Дг± = 2(1+1) - Zi.

Точность- определения геометрических параметров исследуемой криволинейной поверхности будет характеризоваться средними квадратическими ошибками, вычисленными по формулам ¿1 „ г/ *;А2 -| лй!2 мх2

+ Р0>|2

-1 1-ззпГао + а") ^ '

ГДе г32Л(01 - ВО)!2 г52П(02 + В0>|2 О =

1-31л(01 - ОС')-1 1-52П(В2 + оО

ГСО2(01 - 36)-СО2(01 - С£)-]2 гсоэ(02 + Во)-срз(02 + «)-|2 I- 32Л2(31 - СС ) -1 I- Б2Л2(В2 + «О ^

1 Л - ■ п

+ ~г)' ' ' • (28)

тй2'=.2

В случае использования, при реализации описанного способа, в качестве референтного кон-тура - криволинейных поверхностей, упрощается .процесс вычислений. Форму контролируемого объекта будут характеризовать величины, вычисленные по формуле

- 29 -5i = ti - to,

где to = const - величина параллельного смещения референтного и

исследуемого контуров. При этом процесс формирования референтного контура усложняется. В частности, возникает необходимость двойного сканирования. Покажем это на примере формирования референтного шара.

С концов базиса Bi~2 сканирующими теодолитами, при установленных угловых величинах Вь выполняют синхронное сканирование ui = ыг, (рис.8). При этом формируется зоной пересечения лучей окружность, являющаяся сечением референтного шара. При синхронном изменении вi,-формируются любые другие сечения того же шара. Условие синхронизации Bi имеет вид

! В 1 .

tg 31 = - ---1 • tg В2 • (29)

^ R COS 02 1

Средства обеспечивающее подобное сканирование могут быть выполнены на основе двух-, трех- и более шарнирных световодов.

Автором разработаны данного вида сканирующие теодолиты (A.c. №1534303, 1677511), подробное описайие которых дано в диссертации. Одновременное системное использование двух или более подобных лазерных теодолитов позволяет, в пересекающихся пучках, формировать пространственные фигуры типа: шара, эллипса вращения, конуса, цилиндра (таб. 1, п.2,3,6).

Для контроля соосности предложены оптический и лучевой методы решения данной задачи.

Автором исследована методика формирования референтной пространственной прямой материализуемой осью симметрии сформированного лазерного пучка (и), который строго ориентирован в системе координат 51h выверяемого объекта рис.9, т.е. xyz = 51h (<pi).

На исследуемых точках регистрационными устройствами 2 (центроискателями), имеющие полупрозрачные экраны, анализируют взаимное положение изображения проекции источника излучения и биссектора экрана, совмещая их (используя микрометрические винты), берут отсчеты ai, bi. Имея ввиду, что ао и Ьо равны О (выполнено строгое ориентирование с совмещением осей координат xyz=5Jh), то (94) $i = ai, hi » bi.

В диссертации показана реализация данной методики с использованием средства измерений обеспечивающее формирование референтной пространственной прямой во встречных пучках (А.с.№ 1434257).

Для контроля параллельности и перпендикулярности предложены оптические (А.с.№ 1703973) и лучевые (А.с. №1402803,1402804, 1663387, 1693374) методы решения данной задачи.

Анализируя технические решения лазерных систем, отметим, что их можно дифференцировать на три группы: 1 - формирование референтного контура осуществляется отдельными лазерными пучками; 2 - налагающимися пупками тл 3 - встречными пучками. В диссертации для каждой группы дано техническое решение характеризующее ее. Приведем схему устройства, предназначенного 'для формирования разомкнутого ортогонального контура, у которого блок преобразования выполнен таким образоми, что на втулке центрирующего устройства установлен зеркальный полупрозрачный элемент 1, причем,его плоскость установлена вертикально и образует' с осью штанги угол 45° (рис.10). На одной из марок скольжения установлено плоское зеркало 2, а на другой марке - фоторегистри-рующее устройство 3. Плоскости фотоприемника 3 и зеркала 2 установлены параллельно друг другу и перпендикулярно штанге.

Блок формирования системы выполнен в виде лазера 4, колли-(ирующей оптики 5 и сферического зеркала 5.

При работе системы, например, в процессе монтажа рольген-

га, с начальной точкой оси совмещяют лазерный луч, сформированный коллишругацей оптикой 5 и ориентируют его вдоль данной оси, т.е. хоу| |до! (ч>1). На конечной точке устанавливают сферическое зеркало 6, которое отражает лазерный луч, прошедший от источника 4 вдоль оси рольганга е обратном, направлении. На контролируемые валы устанавливают устройство центрирования так, что бы луч лазера 4 попадал на зеркальный полупрозрачный элемент 1. Принтом луч от источника 4, достигнув зеркального полупрозрачного элемента 1, делится на две части, одна - не меняя диаграммы направленности проходит к сферическому зеркалу, вторая - отразится в направлении плоского зеркала 2. Далее, вторая часть луча, отразившись от зеркала 2, попадает в плоскость анализа регистратора 3, где формируется изображение лазерного луча. Первая часть луча, достигнув сферического зеркала 6, возвращается им в обратном направлении и попадает (с обратной стороны) на элемент 1, отражаясь от которого распространяется в направлении регистратора 3, где сформирует второе изображение лагерного луча. В случае невыполнения условия перпендикулярности между осью вала и осью рольганга, в соответствии с законом геометрической оптики, два пятна лазера в плоскости анализа фоторегистратора 3 рассогласуются на величину а. По значению а вычисляют угловое отклонение До" контролируемого элемента от условия перпендикулярности (ч>4). используя выражение

До" = (р"-а)/(2-1) , (30)

где а - линейная величина рассогласования изображения в плоскости анализа приемника излучения;

1 - расстояние от призменного облока до регистратора 3.

Развернув вал на величину До", добиваются наложения лазерных пучеков при условии а = 0. Таким образом, формируется ортого-

- аз -

нальный референтный контур (фз)•

Средняя квадратическая ошибка определения уклонений от перпендикулярности определится

Р"

т&о" = -!- -та , (3.60)

2-1

где та - средняя квадратическая ошибка регистрации рассогласования изображения. Для определения точностной характеристики работы приведенной системы примем та = 30 мкм, 1 > 10000 мм, р" = 206265, получим пйо"' = 0.3 .

Следует отметить, что одновременное использование двух или более систем, формирующих замкнутые референтные контуры, позволяет формировать пространственные фигуры типа- куба,- параллелепипеда (таб.1, п.1).

Для контроля номинального наклона предложены оптические, лучевые (А.с.№ 1459395, 1649261, Пат.№ 2008615), жидкостные (A.c.№ 1408223, 1455236) методы решения данной задачи. В результате исследований лучевого варианта нивелирования предложены технические решения, реализующие принцип оптического умножения определяемой величины hi = М • at ( где hi - определяемая величина, Si - измеряемая прибором величина, М - масштабирующий коэффициент). В общем случае М (2к)'1, где к = 1,2,...,п.

В диссертации описаны технические решения средств измерений реализующие данный принцип,, обеспечивающие прецизионное формирование референтной горизонтальной примой (плоскости). Приведем устройство, в процессе использования которого на выверяемый элемент конструкции устанавливают марку 1,а в районе базового элемента устанавливают оптический блок регистрации. При ориентировании оптического блока регистрации и марки друг на

друга лазерный луч, сформированный генератором 3, пройдя коллиматор 4, попадает на полупрозрачное зеркало 5. Часть луча, отразившись от зеркала 5, попадает на анализирующее' устройство 8, другая часть проходит полупрозра*6гае зеркало 5 и, отразившись от зеркала 6, направляется на марку 1, где, последовательно отразившись от зеркал марки, возвращается в регистрационное устройство, причем попадает на полупрозрачное зеркало 5'. В случае расположения зеркал марки 1 и зеркал 5,6 регистрационного устройства на одной оптической оси, на анализирующем устройстве 8 сформируется строго симметричная картина.

В случае смещения марки 1 с оптической оси зеркал 5 и 6, в результате кольцевого хода лазерного луча и последовательного изменения линейного рассогласования между лучами, идущими от регистрационного устройства к марке 1 и от марки 1 к регистрационному устройству, на анализирующем устройстве 8 формируется размытая картина со смещением проекции лазерного луча, причем с постепенным уменьшением интенсивности освещенности . Переместив зеркала 5 и 6 до формирования на анализирующем устройстве 8 симметричной картины, определяют по винту 7 превышение между

м:

Рис.11. Схема лазерного нивелира

регистрационным устройством и маркой 1. Описанный лазерный нивелир обеспечивает формирование референтной горизонтальной прямой с точностью характеризуемой величинами 2 + 3 мкм.

В четвертой главе рассмотрены задачи метрологической аттестации лазерных средств измерений, используемых для формирования референтных контуров. В результате выполненных исследований предложены методики метрологической аттестации лазерных средств, в том числе предложены варианты поверок лазерных нивелиров (Пат.№ 2003042) и теодолитов (Пол.реш. 11.07.94, по заявк. № 5028458/10), учитывающие физические свойства лазерного излучения и конструктивные особенности выполнения приборов.

Исследована технология геодезических работ выполняемых при приемке обоснования для контурных построений . В диссертации приведены способы контроля параллельности и перпендикулярности монтажных осей (Пат.№ 2000540), являющихся обоснованием контурных построений, закрепленных на фундаментах.

Изложены результаты контрольно - проверочных-работ, выполненных при горизонтировании фундаментных плит и монтаже рольганга с использованием лазерных референтных контуров. Показаны их преимущества перед оптическими методами и даны рекомендации по их использованию.

Заключение. Выполненные исследования являются научно - технической основой решения научной проблемы, заключающейся в повышении эффективности геодезического контроля геометрических параметров формы и взаимного расположения элементов технологического оборудования.

Подробный анализ теории и практики геодезического контроля крупногабаритного оборудования предопределил необходимость раз-

работки технологии измерений, основанной на принципе формирования референтных контуров. Такой подход расширяет область применения прикладной геодезии, дает новые перспективы дальнейшему совершенствованию теории и практики геодезических исследований геометрии технологического оборудования различного назначения.

Основные теоретические и практические результаты выполненных автором исследований состоят в следующем: 1. Решены- задачи определения геометрических параметров, формы и расположения элементов контролируемого технологического оборудования в области больших размеров (от 10000 мм до 31Б00 мм) путем разработки прогрессивных геодезических методов измерений, отвечающих современным требованиям к точности, эффективности и качеству работ.

Новизна технических решений подтверждается разработкой способов и средств контроля прямолинейности, плоскостности, радиальности, соосности, параллельности, перпендикулярности, горизонтальности, номинального наклона,защищенных 31-м авторским свидетельством и патентом,выданными Госкомитетами СССР и РФ на изобретения, а также разработкой соответствующих им теоретических вопросов. Результаты разработок подкреплены большим объемом исследований и испытаний в лабораторных и производственных условиях.

Внедрение резулътов теоретически и практических разработок позволяет обеспечить точность работ при контроле формы 5 + 50 мкм и контроле расположения 1+10 мкм/м. Высокую производительность, а также новый технический уровень технологии геодезического контроля геометрических параметров объектов, что, в свою очередь, позволяет повысить точность и производительность монтажно - сборочных работ.

2. В результате анализа методов исследования геометрических свойств объектов выделены геодезические измерения, основанные на контурных построениях. Разработана теория формирования референтных контуров. Изучены общая методика и принципы их реализации.

Исследуя конструктивные решения лазерных систем,используемых для формирования контурных построений, определены направления совершенствования основных компонентов, их составляющих. •Изучены эксплуатационные параметры названных компонентов, в том числе лазерных источников света, у которых исследована стабильность направленности излучения. Доказано, что для•стабилизации оси диаграммы направленности наиболее рационально использовать оптические преобразователи (A.c. №№1402803,

Пол.реш.19.09.91,заявк.№4881501/10), обеспечивающие 100% учет флуктуации диаграммы направленности. Для оптимального формирования пучка лучей с заданными параметрами предложена телескопическая система (Пат. №2000615), обеспечивающая дифракционный минимум в поперечном сечении лазерного луча непосредственно у обьектива коллиматора, и заполнение его кольцевой структурой в зоне формирования четкой кольцевой интерференционной картины. Показано, что точность визуальной регистрации дифракционного минимума и концентрической интерференционной картины соответствует средним квадратическим ошибкам в диапазона 30 » 40 мкм. В качестве формирователей излучения рзработаны устройства на базе когерентной оптики. Предложена радиальная зонная марка (A.c. №1515047), обеспечивающая одновременное формирование на заданном расстоянии дифракционных изображений нескольких источников излучения. Исследованы преобразователи лазерных систем. Предложены дифракционные марки (A.c. №1138651, 1211607, 1215466,

1270270, 1312388, 1434257, 1459395, 1778555), обеспечивающие введение полезной информации о геометрических параметрах выверяемого объекта в волновые параметры лазерного излучения, или в пространственное его ориентирование. Предложены оптические преобразователи (A.c. №1402804, 1534303, 1663387), выполняющие аналогичные функции в лазерной системе. Показано, что использование. предложенных преобразователей обеспечивает формирование референтных контуров в виде: прямой, прямоугольника, окружности (эллипса), плоскости, системы пересекающихся плоскостей и линий, куба (параллелепипеда), шара (эллипса вращения) .

3. Изучены общие вопросы, связанные с использованием референтных .контуров. В том числе исследованы способы и средства закрепления монтажных осей. Рассмотрены вопросы ориентирования систем относительно монтажных осей и элементов контролируемого оборудования. Предложено все типы ориентирования дифференцировать на механические, методические и аналитические. Экспериментально установлено, что при механическом типе 'ориентирования (реализуемого техническими решениями (А.с.№1562669,2003037) обеспечиваются средние квадратические ошибки центрирования 5 + 10 мкм, ориентирования 0.5" * 2". При методическом и аналитическом типах ориентирования обеспечиваются средние квадратические ошибки 0.1" * 0.5". Выполненный анализ экспериментальных данных показывает, что ошибки,свойственные данным типам ориентирования, имеют случайный характер и подчиняются закону нормального распределения.

4. Исследованы и разработаны способы и средства контроля формы элементов оборудования.

Для контроля прямолинейности предложены оптические способы, совершенствующие известные программы створных измерений

(A.c. № 1703973 ); а также лазерные системы,формирующие высокостабильные референтные прямые (А. с.№1573342, Пат. №2003041).

Для определения плоскостности предложены методики визуального и лучевого (лазерного) контроля, реализующего формирование референтных плоскостей на основе сканирования лучем, корректируемым в пространстве по трем стационарным точкам.

Для определения радиальности предложены геометрические способы контроля (Пат. № 2005990), и лучевые, основанные на формировании референтных кривых заданного вида налагающимися или пересекающимися лагерными пучками.

Все предложенные способы и средства измерений геометрических параметров формы элементов изучены теоретически и исследованы практически. Для их использования даны рекомендации. 5. Исследованы и разработаны способы и средства контроля расположения элементов оборудования.

Для определения соосности предложены методика оптического контроля и лазерная система (A.c. № 1434257), реализующая формирование референтных пространственных прямых во встречных пучках.

Для контроля перпендикулярности и параллельности предложены методики оптического контроля (A.c. № 1820205) и лазерные системы (A.c. № 1693374,1677511,1663387,1402804); формирующие ортогональные или коллинеарные■референтные контуры налагающимися или встречными пучками.

Для контроля номинального наклона предложены оптический способ, основанный на методике видоизмененного тригонометрического нивелирования, лазерные системы (A.c.'№ 1459395, Пат. № 2003041, 2008515), реализующие формирование высокостабильных референтных плоскостей с заданными параметрами

их ориентирования в горизонтальной системе координат, а также системы гидра - и микронивелирования, выполняющие измерения от референтной плоскости, материализуемой уровнем жидкости (А.с.№ 1408223, 1455236).

Предложенные способы и средства контроля расположения элементов оборудования изучены теоретически и исследованы экспериментально. Даны рекомендации по их использованию.

6. Разработаны и исследованы методики метрологической аттестации лазерных средств измерений. В том числе предложены способы выполнения основных поверок для лазерных Нивелиров (Пат. №2003042 ) и теодолитов (Пол.реш. 11.07,94, за-явк.5028458/10) . Данные методики учитывают особенности конструкций названных приборов и физические свойства лазерного излучения.

7. Разработанные методы контроля геометрических параметров элементов оборудования внедрены в производство монтажных организаций треста Дальтехмонтаж, что подтверждено актами и справками о внедрении.

Таким образом, исследования и разработки автора позволили решить научную проблему прикладной геодезии, заключающуюся в повышении эффективности геодезического контроля геометрических параметров формы и взаимного расположения элементов технологического оборудования путем разработки теории, способов и средств реализации высокоточных контурных построений

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в статьях и работах автора, а также описаниях к авторским свидетельствам и патентам: 1. Пимшин Ю.И. Спектральная марка дифракционного створофикса-тора // A.c. 1138651, В 01 с 15/00, опубл. 05.02.85, бвд.5.

2. Пишин Ю.И. Спектральная марка дифракционного створофикса-тора // А.с. 1211607, 3 01 С 15/02, опубл. 15.02.86, бюл.6.

3. Пимшин Ю.И. Спектральная марка дифракционного отворофикоа-тора // А.о. 1312388, 0 01 С 15/02, опубл.23.05.87, бюл.19.

4. Пимшин Ю.И. Дифракционная марка // А.с. 1215466, б 01 С 15/00, ДСП.

5. Пимшин Ю.И. Дифракционный створофиксатор // А.с. 1218765, Б 01 С 15/00, ДСП.

6. Пимшин Ю.И. Способ определения радиуса // Пат.2005990,б 01 В 11/30, опубл.04.01.94, бюл.1.

7. Пимшин Ю.И. Щелевая диафрагма // А.с.1778555, В 01 J 15/30, опубл.12.11.92, бюл.44.

8. Пимшин Ю.И. Способ контроля прямолинейности // Цат.2003041, Э 01 В 11/24, опубл.15.10.93, бюл.41 -42.

9. Пимшин Ю.И. Лагерный нивелир. // Пол.реш.19.09.91, по заявк. 4881501/10, В 01 С 5/00, ДСП.

10.Пимшин Ю.И. Способ поверки навелира. // Пат.2003042, й 01 С 5/00, опубл.15.10.93, бюл.41-42.

11.Пимшин Ю.И. Устройство для определения оси симметрии поверхности детали//Пат.2003037, 3 01 В 11/30, опубл.15.10.93 бюл.41-42.

12.Пимшин Ю.И. Способ контроля прямолинейности.//А.с.1820205 , Э 01 В 11/30, опубл.7.06.93, бюл.21.

13.Пимшин Ю.И., Мурашева А.А., Украянко В.и. К вопросу о совершенствовании гидростатических средств измерений. В кн. Геодезические работы в строительстве, Куйбышев, Куйбы-шевск.гос.ун-т, 1988, с. 58 - 62.

14.Пишин Ю.И. Разработка и исследование дифракционного метода, геодезического контроля геометрических параметров технологи-

ческого оборудования. Автореф. на соиск. уч. степ. к.т.н. по спец. 05.24.01, Новосибирск, НИИГАиК, 1987, 21 е., ДСП.

15.пимшин Ю.И. Дифракционный способ контроля комплекса геометрических- параметров. В кн. Исследования по совершенствованию математической обработки инженерно - геодезических измерений, Новосибирск, НИИГАиК, 1987, с.70 - 74.

16.Пимшин Ю.И. Двухкоординатная дифракционная марка. В кн. Геодезия и фотограмметрия в горном деле, Свердловск, Свердл. горный ин-т, 1986, с. 64 - 67.

17.Бимшин Ю.И., Мурашева A.A. Использование муарового эффекта в дифракционных измерениях. В кн. Геодезия и фотограмметрия в горном деле, Свердловск, Свердловск, горный ин-т, 1987; с.32 - 35.

18.Пимшин Ю.И. Лазерные методы контроля геометрических параметров (обзор). Хабаровск, Хабар, межотраслевой территор. ЦНГИ, 1989, 27 с.

19.ПИШЛИН Ю.И., Мурашева A.A. Методика определения горизонтальных смещений точек при редуцировании. В кн. Геодезические методы в строительстве, Куйбышев, Куйбышевскгос. ун - т, 1986, с. 69 - 73.

20.Пимшнн Ю.И. Совершенствование створного способа контроля прямолинейности. Магадан, ОНГИ обьед-я Северовостокзолото, Колыма, 8 -9, 1991, с.10 -13.

21.Пимшин Ю.И.. Мурашева A.A., Никитин A.B. Использование, лагерного. геодезического прибора УЛП - 1 для контроля геометрических параметров при монтаже технологического оборудования. Магадан, ОНТИ обьед-я Северовостокзолото, Колыма, 12, 1989, С. 29-30.

22-Пимшин Ю.И., Хорошилов B.C., Хорошилова Ж.А. Спектральные

- 43 -

марки для дифракционного способа измерений Матер. 19 Научн. - техн. конф. мол. уч. и спец., ЦНЖГАиК, М., 11 -12 мая, 1987 Г./ ЦЩИГАиК, М.: 1989, Деп. ОНИПР ЦНШГАиК 26.05.89, 388 - гд89, с. 12 - 19. • 23.Пкмшин Ю.И., Шесгаков С.И. Оптический уровень. В кн. Совершенствование методики и средств топографо - геодезических работ, Хабаровск, Хабар, политехи. ин-т, 1990г., Деп.ВИНИТИ 3467 - в90, с. 150 - 152.

24.Пимшин Ю.И., Шестакав С.И. Устройство для контроля параллельности. В кн. Совершенствование методики и средств топографо геодезических работ, Хабаровск, Хабар, политехи, ин - т, 1990г., Деп. ВИНИТИ 3467 - в90, с.144 -149.

25.Пимшин Ю.И. Контроль соосности дифракционным методом. В кн. Совершенствование методики и средств топографо геодезических работ, Хабаровск, Хабар, политехн. ин - т, 1990г. Деп. ВИНИТИ 3467 - в90, С.130 - 137.

26.Пимшин Ю.И., Хорошилов В.С.Лазерный створофиксатор. В кн. Совершенствование методики и средств топографо геодезических работ, Хабаровск, Хабар, политехн. ин - т, 1990г.,Деп. ВИНИТИ 3467 - B90, С.120 - 123.

27.'Пимшин Ю.И., Хорошилов B.C., Марусов A.A. Методы контроля геометрических параметров инженерных сооружений и автомобильных дорог с применением лазерных приборов. Учебное пособие, Хабаровск, Хабар, политехн. ин - т, 1990, 96 с.

28.Пимшин Ю.И., Украинко В.М. Гидростатический нивелир // A.c. 1455236, G 01 С 9/22, опубл. 30.01.89, бюл. 4.

29.Пимшин Ю.И. и др. Наклономер // A.c. 1408223, G 01 С 9/18, опубл. 07.07.88, бил. 25.

30.Пимшин Ю.И. Теодолит // A.c. 1165886, в 01 С 01/02,

опубл. 07.07.85, бюл. 25.

31.Пишпин Ю.И., Хорошилов B.C., Никитин A.B. Устройство для контроля отклонений от прямолинейности // A.c. 1649261, G01B.il/24, опубл. 15.05.91, бюл. 18.

32.Пимшин Ю.И., Украинко В.М., Хорошилов B.C. Дифракционный створофиксатор // A.c. 1459395, G 01 В 11/30, ДСП.

33.Пимшин Ю.И., Загузов А.Я., Никитин A.B. Устройство для разметки объектов // A.c. 1534303, 6 01 В 11/14, опубл. 07.01.90, бюл. 1.

34.Пимшин Ю.И. Способ разбивки осей сооружений //Пат.2000540, В 01 С 15/10, опубл.12.09.93, бюл.ЗЗ.-

35.Пимшин Ю.И., Марусов A.A. Методы применения лазерной технологии с использованием робототехники при строительстве транспортных сооружений. Учебное пособие, Хабаровск, Хабар, политехн. ин - т, 1992, 88 с.

36.Пимшин Ю.И. Устройство для разметки объектов // A.c. 1677511, В 01 В 11/26, опубл. 15.09.91, бюл. 34.

37.Пимшин Ю.И. Устройство для определения оси симметрии поверхности детали // A.c. 1562669, G 01 В 5/20, опубл. 07.05.90, бюл. 17.

38.Пимшин Ю.И. Устройство для - определения оси симметрии поверхности детали // A.C. .1663387, G 01 В 05/20, опубл. 15.07,. 91, бюл. 26.

39.'Пимшин Ю.И. Устройство для контроля прямолинейности и соос-■ ности'// A.C. 1402803, G' 01 В 11/30, опубл. 15.06.88,

бюл.22.

40.Пимшин Ю.И. Способ коллинеарного переноса оси референтного направления // A.c. 1703973, G 01 С 15/00, опубл. 07.01.92, бюл.1.

41.Пимшин Ю.И. Устройство для контроля отклонений от прямолинейности // А.С.2008615, G 01 В 11/24, опубл.28.02.94, бюл.4.

42.Пимшин.Ю.И. Дифракционное устройство для измерения отклонений от заданной оси // А.с. 1434257, G 01 0 15/00, опубл. 30.10.88, бюл.40.

43.Пимшин Ю.И., Хорошилов B.C., Укралнко В.М. Спектральная зонная марка // А.с.1515047, G 01 15/00, опубл. 15.10.89, бюл.38.

44.Пимшин Ю.И., Украинко В.М. Устройство-для контроля параллельности // А.с.1402804, G 01 В 11/30, опубл.15.06.88, бЮЛ.22.

45.Хорошилов B.C., Пишин Ю.И. Устройство для контроля параллельности осей обьектов. // А.с. 1693374, G 01 В 11/24, опубл. 23/11.91, бюл. 43.

46.Хорошилов B.C., Пимшин Ю.И., Хорошилова Ж.А. Устройство для контроля прямолинейности. // А. с. 1573342, G 01 В 11/24, опубл. 23.06.90, бюл. 23. '

47.Пимшин Ю.И. Способ поверки теодолита.// Пол.реш.11.07.94, по заявк. 5028458/10, G 01 С 1/00.

48.Пимшин Ю.И., Ямбаев Х.К. О теории формирования референтных контуров лазерными автоматизированными системами. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосьемка, вып. 1, 1994, с.3-12

49.Пимшин Ю.И., Ямбаев Х.К. о принципах и средствах формирования референтных контуров. Изв. вуэов. Геодезия и аэрофотосьемка, вып. 2-3, 1994, с.3-11

50.Пимшин Ю.И., Ямбаев Х.К. Способ исследования геометрических параметров криволинейных поверхностей. Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосьемка; вып. 4-5, 1994, с.4-5, 1994, с.3-8

51.Пимшин Ю.И., Ямбаев X.K. О принципах ,формирования и средствах реализации референтных прямых. Изв.вузов. Геодезия и аэрофотосъемка, вып.6, 1994, с.3-8

52.Пимшин Ю.И., Марусов A.A. О совершенствовании программ створных измерений. Магадан, ОНТИ обьед-я Северовостокзоло-то, "Колыма", №3, 1994, с.8-10

53.Пимдшн Ю.И., Марусов A.A. и др. Способ исследования радиальных поверхностей. Геодезия и картография,№5, 1994, с. 30-31

54.Пимшин Ю.И., Дегтярев A.M. и др. О совершенствовании способа тригонометрического нивелирования. Геодезия и картография.№7, 1994, С.16-18

55.Pimshin Y.I., Nikitin V.l., Kulis v.l., Zaguzov A.J. Laser geodesic system for controling geometric parameters of lar-gescale machinebuilding Produktion.-The First Soviet Union - China Symposium., Khabarovsk polytecheical institute -Khabarovsk, 1991, p.127 - 132.

Подписано в печать 2.0.Ш.$5"п Закаэ "92 Тираж 100

103064, Москва, К-64, Гороховский пер., л.4, МГУГИК