автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Совершенствование методов высокоточного обмера крупногабаритных объектов сложной формы с применением теодолитных координатоопределяющих систем

РГГл 0)1

На правах рукописи

ПЕТРОВ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ВЫСОКОТОЧНОГО ОБМЕРА КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕОДОЛИТНЫХ КООРДИНАТООПРЕДЕЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1996 г.

Работа выполнена на кафедре Инженерной геодезии Санкт-Петербургского государственного горного института им. Г.В.Плеханова

Научные руководители:

А.В. Хлебников

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор В.И. Павлов

Официальные оппоненты:

Маркузе Юрий Исидорович, доктор технических наук, профессор кафедры геодезии МГУАГиК;

Курошев Герман Дмитриевич, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии СПбГУ.

Ведущая организация: Межотраслевой центр высоких метрологий при СПбГМТУ.

Защита диссертации состоится УЬ" 1996 г.

в —часов на заседании диссертационного совета Д 063.15.10 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Санкт-Петербургском государственном горном институте им. Г.В.Плеханова по адресу:

199026, Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, СПбГГИ, ауд.3204

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан "¿й" кО&Уъ^ 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н. . Корнилов Ю.Н.

Общая характеристика работы.

Актуальность темы. Условием качественной работы оборудования промышленных и научных комплексов является соблюдение с высокой точностью заданных геометрических характеристик отдельных деталей и их взаимного расположения в составе технологических линий. Высокие требования к точности изготовления и монтажа часто сочетаются со значительными габаритами оборудования и продиктованы технологическими и физическими причинами, определяющими оптимальный режим работы. Примером подобных объектов могут служить антенные комплексы радиотелескопов, гидролокаторов, корпуса подводных судов и летательных аппаратов, реакторные отделения АЭС, крупные турбоагрегаты и т.д. Точность изготовления и монтажа ответственных агрегатов на подобных объектах характеризуется величинами порядка 0.01-0.5 мм при габаритах оборудования от единиц до сотен метров. Традиционные геодезические и фотограмметрические средства и методы не соответствуют необходимой точности и оперативности проведения работ или не могут быть применены в силу различных технологических причин (высокая температура объекта, невидимости, повышенная вибрация, радиация и др.).

Во всех подобных случаях выполнить обмер крупногабаритного оборудования сложной формы с точностью сотых долей миллиметра позволяют современные электронно-теодолитные системы. С помощью таких систем на поверхности объекта определяют пространственные координаты характерных точек, что позволяет вычислить необходимые геометрические характеристики объекта. Для определения координат характерных точек строят пространственную угловую сеть (рис. 1), образующуюся в результате измерения горизонтальных направлений и зенитных расстояний в пунктах (Al, В1, А2, В2 и т.д.) стояния высокоточных теодолитов на определяемые точки обмеряемого объекта. Масштаб подобной сети не может быть определен установкой теодолитов в пунктах с известными координатами или непосредственным измерением расстояний и превышений между теодолитами, поскольку в этом случае погрешности центрирования и определения координат исходных пунктов снизят точность обмера. Поэтому приборы размещают рациональным с точки зрения наилучших условий наблюдения объекта образом, а масштабированию сети (и в том числе определению расстояний и превышений между теодолитами) служат дополняющие сеть наблюдения на конечные марки (Gil, G12, G21, G22 и тд.) специальных масштабных

жезлов. Такая методика исключает влияние погрешностей положения теодолкгов и необходимость непосредственного измерения расстояний и превышений между приборами. Подобная координатоопределяющая схема обмера обладает высокой гибкостью, позволяя однообразно определять геометрические параметры сложных поверхностей, такие как: длину, ширину, раднус кривизны, ориентацию в пространстве, перемещение, соответствие заданной форме и др.

Рис. 1. Схема пространственной линейно-угловой сети вокруг объекта сферической формы.

В нашей стране применение и разработка подобных систем носит экспериментальный характер. Это связано с различными причинами -высокой стоимостью зарубежных систем и недостаточной точностью отечественных аналогов (на базе теодолита Т5Э). Кроме того, при всех достоинствах электронно-теодолитных систем методика их применения и программное обеспечение требуют совершенствования.

Так, стандартное программное обеспечение ЕСББЗ выполняет уравнивание методом итераций и в силу различных причин заданная точность может быть не достигнута за предельное число итераций или

решение может быть вообще не найдено из-за расхождения итерационного процесса; не разработана теория оптимальной конфигурации пространственной линейно-угловой сети, создаваемой теодолитной системой; не разработана методика оптимальной обработки многобазисных сетей (рис. 2), в результате чего при обмере протяженного объекта комплектом из двух теодолитов по мере продвижения от одного края объекта к другому происходит накопление ошибок; в стандартном программном обеспечении ЕСББ ограничено возможное число жезлов, визирований на одну точку. При обмере больших объектов необходимо программное обеспечение, не имеющее таких ограничений.

Рис. 2. Обмер протяженного объекта тремя перестановками пары теодолитов. Целью настоящей работы является: разработка более универсальных алгоритмов обработки и оценки точности результатов измерений теодолитными системами;

- создание на их основе комплекса программ для ПЭВМ, способных функционировать в составе существующей электронно-теодолитной системы Кегп ЕСББ или на отечественной приборной базе;

- разработка методов дальнейшего повышения точности и оперативности обмеров электронно-теодолитными системами объектов сложной конфигурации с использованием средств реально доступных отечественным предприятиям;

- разработка методики применения теодолитных координатоопреде-ляющих систем для обмера конкретных крупногабаритных деталей и механизмов на различных энергетических объектах.

Методика исследований. В качестве основного метода исследования принят метод математического моделирования, позволяющий оценить оптимальность сети любой конфигурации и способа построения, корректность различных алгоритмов уравнивания и правильность составленных по ним программ. Исследования основывались также на комплексном использовании вычислительных методов линейной алгебры, математической статистики и теории ошибок измерений, и проверке полученных результатов в ходе натурных экспериментов.

Научная новизна работы состоит в том, что пространственные линейно-угловые сети, возникающие при использовании теодолитных систем, исследуются на детерминированных математических моделях, в результате чего получен ряд конкретных предложений, повышающих точность результатов измерений:

- разработан универсальный алгоритм строгого уравнивания пространственных, плановых и высотных сетей произвольной конфигурации на основе рекуррентного метода решения параметрических уравнений;

- определено оптимальное количество, положение, ориентация, длина масштабных жезлов или реек при масштабировании сети;

- выработаны рекомендации по рациональному размещению приборов относительно обмеряемого объекта;

- разработан метод повышения точности определения взаимного положения пунктов пространственной сети путем выборочного измерения превышений между ними;

- предложена технология калибровки увеличенной масштабной рейки средствами электронно-теодолитной системы с применением параметрического уравнения поправок для измеренной разности двух расстояний;

- предложена методика определения координат точек объекта одним теодолитом путем использования в составе координатоопределяю-щих систем высокоточных нивелиров. В связи с этим предложена технология бесконтактного измерения превышений.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- методы повышения точности специальных пространственных сетей, позволяющие выполнять высокоточный обмер объектов сложной формы или с повышенными требованиями к точности;

- алгоритмы и программы для ПЭВМ, обеспечивающие строгое уравнивание пространственных линейно-угловых сетей произвольной формы и корректное вычисление оценок точности взаимного положения пунктов сети;

- технологии высокоточного обмера, определения деформаций крупногабаритных деталей и механизмов различных энергетических объектов.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждают экспериментальные исследования, проведенные на матема-

тических моделях и контрольных объектах, а также опыт практического применения разработанных алгоритмов и технологий при решении практических задач на различных производственных объектах.

Научное значение работы:

- теоретическими и экспериментальными исследованиями доказана возможность повышения точности обмера сложных крупногабаритных объектов теодолитными координатоопределяющимн системами в условиях производства;

- экспериментами на математических моделях показано, что применение современной вычислительной техники при планировании измерений, (геометрии сети, точности измерений) позволяет отказаться от сложных нелинейных, оптимизационных моделей и ограничиться перебором вариантов в линейных, дескриптивных моделях.

Практическое значение работы:

1. Разработана методика высокоточного обмера конкретных крупногабаритных деталей оборудования АЭС и ТЭЦ и выработке рекомендаций по повышению точности определения размеров любых других объектов крупного машиностроения при различных недостатках в конфигурации пространственной сети, часто встречающихся на производстве (вытянутая сеть, неблагоприятный угол засечки, невидимости и др.). При реализации предлагаемых в работе предложений точность обмера различных объектов может быть увеличена в 2.5-3 раза по сравнению с типовыми методиками. Подобный эффект достигается без увеличения времени наблюдений за счет рационального размещения приборов, а также применением традиционных инструментов и оборудования.

2. Расширении области применения теодолитных координатоопреде-ляющих систем Появилась возможность обмерять объекты, ранее в связи со сложностью их поверхностей, недоступные измерениям и требующие для этого разборки. Кроме того, достигнутая точность обмера позволяет использовать теодолитные системы не только для обмера различных объектов, но и при метрологическом обеспечении производства.

3. Реализации предложенных алгоритмов в виде программ для ПЭВМ.

Практическая реализация работы.

Технологии обмера, методики повышения точности результатов и разработанное программное обеспечение прошли апробацию в центре высоких метрологий при Санкт-Петербургском государственном морском техническом университете во время выполнения работ на ПО "Ижорский завод", ЛАЭС, Южноукраинской АЭС, Киришской ТЭЦ, Южной ТЭЦ СПб, ПО "Ленинградский металлический завод".

Методика тестирования алгоритмов уравнивания геодезических построений использовалась в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного горного института при обучении студентов специальности "Геодезия".

Программа для ПЭВМ - 30_С0МВУ, составленная на основе универсального алгоритма уравнивания пространственных геодезических сетей, применялась в лаборатории фотограмметрии ВНИМИ при определении положения опорных точек на фасадах зданий при фотограмметрической съемке памятников архитектуры в Санкт-Петербурге.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

научная конференция студентов и молодых ученых СПбГГИ -"Полезные ископаемые России и их освоение" (Санкт-Петербург, 24-25 апреля 1996); - заседание международной научной школы при Институте проблем машиностроения РАН - "Теоретические и прикладные проблемы точности и качества машин, приборов, систем" (Санкт-Петербург, 28-31 октября 1996);

заседание Санкт-Петербургского отделения Русского географического общества (Санкт-Петербург, 19 ноября 1996).

Основные результаты исследований опубликованы в 7 печатных работах.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы 177 страниц. Список литературы включает 71 наименование.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы и определяются основные научные задачи и цель работы.

В первой главе рассмотрены различные методы обмера, применяемые в машиностроении. Описана стандартная методика измерений, приборы и оборудование существующей электронно-теодолитной системы Kern ECDS3. Выполнен анализ структуры, рабочего цикла, достоинств и недостатков типового программного обеспечения ECDS3.

Во второй главе анализируются различные методы обработки результатов измерений теодолитными системами. Применительно к пространственной сети подробно рассмотрен параметрический метод уравнивания. Выведены коэффициенты параметрических уравнений поправок, измеренных между пунктами сети наклонных расстояний, горизонтальных направлений и зенитных расстояний. Проанализирована возможность применения для решения системы параметрических уравнений поправок рекуррентного метода детально разработанного проф. Ю.И.Маркузе. Сделан вывод о его предпочтительности при использовании в теодолитных координатоопределяющих системах, поскольку по сравнению с классическим способом, основанном на решении нормальных уравнений, рекуррентный метод обладает рядом существенных преимуществ и позволяет:

- исключить из уравнивания процесс составления и решения нормальных уравнений;

- включать в сеть новые измерения и выполнять оценку точности неизвестных по мере развития сети без длительного повторного обращения матрицы коэффициентов нормальных уравнений. Это очень важно для определения координат точек в режиме реального времени и позволяет уточнять положение теодолитов в процессе измерений.

уравнивать сеть с учетом ошибок исходных данных без усложнения алгоритма вычислений; оптимизировать алгоритм уравнивания по оперативной памяти ЭВМ.

На основании рекуррентной формулы предложен универсальный алгоритм уравнивания пространственных линейно-угловых сетей. Рассмотрен порядок и структура корреляционной матрицы Q уравненных координат. Для характеристики точности обмера объекта предложено использовать матрицу - средних квадратических ошибок расстояний между пунктами сети и матрицу - знаменателей относительных средних квадратических ошибок этих расстояний.

Эти оценки не зависят от выбора начала координат и объективно отражают точностную ситуацию в свободной или частично фиксированной сети.

Для проверки корректности алгоритма и правильности составленной по нему программы был применен метод стохастического моделирования геодезических сетей.

При заданной конфигурации сети, полагая известными "истинные" значения измеренных величин, многократно моделируются искаженные ошибками измерения. В каждом опыте искаженные измерения уравниваются. Результаты уравнивания усредняются и сравниваются с "истинными"' значениями. На рис.3 представлены результаты такого эксперимента.

Этот метод позволяет проверить не только правильность уравнивания, но и корректность вычисления оценок точности. Так, в представленном примере значения СКО определения координат марки Я] -тх^~0.4П; =0.151; =0.071 мм, вычисленные по тестируемому алгоритму с применением элементов корреляционной матрицы, и стандартные отклонения (?хК\ =0-420; о"ул) =0.146; =0.071 мм

соответствующих последовательностей в стохастическом моделировании практически равны.

Исследования показали правильность работы составленной по предложенному алгоритму программы при уравнивании пространственных, плановых и высотных сетей. В дальнейшем эта программа служила основным инструментом проверки выдвигаемых гипотез по совершенствованию методов обмера.

0.285

0.214 0.143 0.071 0

-0.071 "0.143 "0.214 -0.285

*

' " * Л "V'v ' •''•V х.Х

•J"! Stil*. Ht'v«

»жа® яЗянсЬ Ёр

•.'•■"v • •( .'s Ä'^'-v

. ■ I. ■ * • > • • •

4аН,

Ю

2а Н)

ю

-2 стЯ,

я;

-4оЯ,

-0.584 -0.438 -0.292 -0.146

0.146

0.292

0.438 0.584

■R1

Рис. 3. Распределение отклонений уравненных значений координат пункта R1 от истинного его положения в N=2249 опытах.

Третья глава посвящена разработке предложений по повышению точности обмеров с применением теодолитных систем. С этой целью автор исследовал зависимость точности создаваемой пространственной сети от положения, ориентации, количества и длины масштабных жезлов. В качестве критерия точности для сравнения вариантов сети была принята точность определения базиса SAB между теодолитами, ибо относительная ошибка в длине базиса равна общей погрешности масштабирования сети.

В математическом плане жезл моделировался, как уравнение поправок длины с весом, соответствующим точности компарирования жезла, (фирма Leica гарантирует точность стандартного метрового масштабного жезла из комплекта ECDS не хуже 1/1000000).

По предложенному во второй главе вычислительному алгоритму выполнялся предрасчет точности определения базиса при различной ориентации (рис. 4), положении (рис. 5) и количестве (рис. 6) масштабных жезлов.

На рис. 5 представлены результаты исследования, зависимости погрешности определения базиса от положения двух стандартных метровых жезлов при их параллельной, перпендикулярной и вертикальной базису ориентации.

Рис. 4. Основные варианты ориентации двух масштабных жезлов при взаимном ориентировании теодолитов.

В результате проведения более 30000 опытов установлено, что для сети с двумя масштабными жезлами погрешность определения базиса минимальна при перпендикулярной базису ориентации горизонтальных масштабных жезлов, расположенных вблизи середины базиса (рис.5В), однако с отклонением от этого оптимального положения погрешность определения базиса стремительно возрастает. При вертикальной ориентации жезлов (рис.5С) эта зависимость меньше, поэтому автор рекомендует применять именно ее при невозможности установить перпендикулярные оптимальным образом - между теодолитами.

Же^лы параллельны базису

и растюлоЛни 6 аэриуантальим плоскости (Н=0).

Же^лы перпендикулярны

бадоу и раяюмкены & аори^энтадьаоа пллскости (11=0)-

Же^лы Вертикальны

011(ХУ;1). И2(Х?;0). С21()ТО), С22{Х

Рис.5. Линии равных СКО Вычисленного значения базиса пространстВенноа сети 6 .зависимости от положения перемещаемых Б горизонтальной (Н=0) плоскости дЬух метровых масштабных же^лоВ. Жезлы расположены симметрично с фух сторон Вертикальное плоскости которой принадлежит ба^ис (Х=7.5 м).

г-

С увеличением числа масштабных жезлов точность определения базиса сети возрастает (рис. 6). Однако наблюдение конечных марок каждого нового жезла двумя теодолитами увеличивает количество угловых наблюдений на 8, поэтому можно сделать вывод - повышение точности определения базиса вдвое (с 1/55000 до 1/110000) достигается четырехкратным увеличением (с 16 до 64) количества измеренных углов. Необходимо также заметить, что начиная с 5 масштабных жезлов снижается скорость уменьшения погрешности базиса. Поэтому при взаимном ориентировании пары теодолитов следует наблюдать не более 6 масштабных жезлов. А поскольку при числе жезлов более 3 наилучшие результаты у параллельной базису их ориентации, рационально использовать именно ее, расположив жезлы на перпендикулярах в точках стояния теодолитов симметрично базису в полугора метрах от него.

|

140000 120000■ 100000 • -80000 ■

4 5

Число жезлов

В вертикальная □перпендикулярная В параллельная

Рис. б. Изменение относительной средней квадратической ошибки определения базиса с увеличением числа оптимально расположенных масштабных жезлов, для трех основных вариантов ориентации (параллельной, перпендикулярной базису и вертикальной).

Исследована зависимость точности определения базиса (5/(я=Ю м) от увеличения длины жезла (рис. 7) при различной его ориентации. Относительная ошибка длины жезлов принималась равной 1/1000000.

Из анализа результатов моделирования сделан вывод, что для небольших масштабных жезлов с отношением V длины базиса к длине

жезла V = 4- предпочтительней перпендикулярная базису

ориентация жезлов, однако при приближении длины жезла к длине базиса < V < более рациональна их параллельная ориентация.

Безусловный минимум наблюдается при равенстве длины жезлов величине базиса. В этом случае точность определения базиса /Яу достигает 80+90% от точности, с которой известна длина масштабного жезла т1

Длина жезлов (м) ♦ перпендикулярная ориентация —Д—параллельная

Рис. 7. Изменение относительной средней квадратической ошибки определения базиса при увеличении длины двух масштабных жезлов для параллельной и перпендикулярной базису вариантов их ориентации.

Для базисов длиною более 2-3 метров необходимо использовать более длинные масштабные жезлы. При отсутствии длинного жезла с целью его создания предложен способ, который состоит в том, что в благоприятных условиях, используя стандартные метровые жезлы, определяют координаты марок наклеенных на концы инварной полосы трехметровой рейки. Определение длины I, вспомогательной масштабной рейки выполняют несколько раз при горизонтальной и вертикальной ориентации рейки.

Для учета постоянства многократно определяемой длины рейки в систему параметрических уравнений поправок с большим весом введены уравнения разности Д^ этих расстояний. цЩ +ЬуЩ +

+ +/„А +ёп^т +/ьМ + Цпк ~

дат: . ад*■ ду: .

= -сс«а° -Вт;,;; = ■ ■....;— = -^- = созатк -эт^

дХ"

' вУ," Я

ч

зд'и., дя;

~

зг;

ен: ~ ~ ж: ^

В общем случае / _ д» _д- Поскольку то

"измеренное" значение д< = 0> а свободный член уравнения равен предварительному значению разности расстояний _

утк Ху

При точности масштабного жезла 1/1000000 и погрешности измерения направлений в 1" по предлагаемой методике удалось определить длину масштабной рейки с точностью 1/170000. В дальнейшем определенное таким образом расстояние может служить масштабным жезлом. При этом точность определения базиса сети возросла с 1/25000 до 1/130000 для оптимальной ориентации масштабной рейки.

Стремясь добавить к результатам угловых измерений дополнительные измерения соответствующей точности, автор рассмотрел возможность повышения точности пространственной сети за счет измерения высокоточным нивелиром превышений между ее точками. В результате проведенного моделирования оказалось, что измерение малых превышений не отражается на точности сети, а измерение больших превышений существенно влияет на нее. Поэтому для уменьшения погрешностей в вытянутых многобазисных сетях предложено размещать промежуточные точки в разных горизонтах и измерять между ними превышения. Моделирование показало эффективность этого метода - точность определения расстояния 40 м в трехбазисной сети (рис.2) повысилась на 40%.

Установлено, что кроме повышения точности использование нивелира позволяет определять координаты пунктов, наблюдаемых лишь одним теодолитом. Погрешность тР планового положения определяемой точки в этом случае без учета ошибок исходных данных равна

тр = J А

т.

'АР'

+ mD

Ошибка

h

АР

т„

\2

.cos vAP pj

характеризует

уар «л» Уар

погрешность положения определяемой точки вдоль визирного луча тео-тР поперек. На рис. 8 показана зависимость т0 от вели-

долита, a q

'АР'

Р

чины превышения hAP и горизонтального проложения DAP направления АР, при погрешности измерения вертикального угла и^ 1" и ошибке измерения превышения mh=0.05 мм.

Горизонтальное проложение Д,,, (м)

— M0<*.l*0>~j0s<00

bobbbbbbbb

Рис.8 Изменение продольной погрешности та положения определяемой точки Р в зависимости от величины превышения и горизонтального проложения визирного луча теодолита.

Для реализации на практике методов, связанных с использованием нивелира предложен метод бесконтактного измерения превышений, то есть не требующий установки реек на марках. В этом методе рейка остается неподвижной, а в соответствии с высотой марок изменя-

ют горизонт нивелира. Точное наведение на визирную цель осуществляется оптическим микрометром высокоточного нивелира (Ni002, Reni002A).

В четвертой главе рассмотрены варианты применения теодолитной координатоопределяющей системы при решении конкретных задач на Южноукраинской и Ленинградской АЭС - исследование отклонения пути полярного крана реакторного отделения ВВЭР-1000 от проектной окружности и определение положения центра идеальной окружности на уровне пола; обеспечение прилегания опорных поверхностей двух крупногабаритных деталей. Использование системы Kern ECDS3 и реализация предложений автора позволили существенно повысить качество проведения обмеров и сократить время простоя технологического оборудования АЭС.

Заключение

С целью повышения точности и оперативности определения размеров, формы и деформации деталей крупногабаритного оборудования теодолитными координатоопределяющими системами в диссертации выполнены исследования влияния на точность обмера объекта конфигурации возникающих пространственных линейно-угловых сетей и включения дополнительных неугловых измерений. Получены следующие результаты:

1. Предложен алгоритм уравнивания пространственных сетей создаваемых теодолитными системами, реализующий рекуррентный метод решения системы параметрических уравнений поправок. Алгоритм реализован в составленной автором программе для ПЭВМ. Программа может быть использована для уравнивания плановых, высотных и пространственных сетей, а также функционировать в составе существующей электронно-теодолитной системы Kern ECDS.

2. Разработан метод тестирования алгоритмов уравнивания геодезических измерений. Метод основан на стохастическом моделировании геодезических сетей и позволяет контролировать по отклонениям от истинных значений элементов сети не только правильность уравнивания, но и корректность вычисления оценок точности.

3. Предложен метод определения оптимального расположения, ориентации, количества масштабных жезлов при масштабировании сетей создаваемых теодолитной координатоопределяющей системой. Метод

основан на использовании детерминированных математических моделей пространственных сетей.

4. Установлено, что при определении элементов взаимного ориентирования для пары теодолитов количество масштабных жезлов должно быть не менее двух. Оптимальное количество - 4-6 установок стандартного метрового жезла.

5. Погрешность масштабирования сети минимальна при равенстве дайны масштабных жезлов базису сети. В этом случае оптимальной является горизонтальная, параллельная базису ориентация жезлов и расстановка их симметрично относительно вертикальной плоскости, содержащей базис в 1.5 м от нее. Для такой сети погрешность масштабирования составит »90% от погрешности, с которой известна длина жезла.

6. При отношении V длины базиса к длине масштабных жезлов, более (например, при использовании стандартных метровых жезлов)

для двух жезлов оптимальной является перпендикулярная базису или вертикальная их ориентация с расстановкой как можно ближе к середине базиса, избегая однако их размещения на расстоянии менее 0.5 м друг от друга. При числе жезлов более трех оптимальна их ориентация параллельно базису с установкой на перпендикуляре к базису в точках стояния теодолитов. Точность определения базиса в этом случае может быть повышена вдвое по сравнению с масштабированием по неоптимально сориентированным жезлам аналогичной длины и точности.

7. Доказано, что в наиболее часто встречающейся на производстве ситуации, когда отношение у>10/7, влияние длины масштабного жезла на точность масштабирования сети заметно больше влияния погрешности этой длины. При отсутствии длинного жезла с целью его создания предложен способ калибровки увеличенного масштабного жезла. В результате использования увеличенного масштабного жезла на базе ин-варной нивелирной рейки при оптимальной его ориентации точность определения базиса возросла в 2,5 раза.

8. Доказано, что повышению точности пространственной сети служит добавление к результатам угловых измерений дополнительных измерений соответствующей точности - измеренных высокоточным нивелиром превышений между точками сети. При этом установлено, что

измерение малых превышений не отражается на точности сети, а измерение больших превышений существенно повышает ее.

9. Предложен метод уменьшения погрешностей в вытянутых многобазисных сетях, состоящий в том, что промежуточные точки размещают в разных горизонтах и измеряют между ними превышения. Моделирование показало эффективность этого метода - точность определения длины замыкающей в сложной многобазисной сети повысилась на 40%.

10. Разработан метод определения координат пункта сети, наблюдаемого лишь одним теодолитом путем измерения превышения этой точки над другими, определенными по стандартной методике. Изучена точность этого метода и разработаны рекомендации по применению нивелира в составе теодолитной координато-измеригельной системы.

11. Предложен метод бесконтактного измерения превышений, то есть не требующий установки реек на марках. В этом методе рейка остается неподвижной, а в соответствии с высотой марок изменяют горизонт нивелира. Его применение позволяет реализовать на практике методы, связанные с измерением превышений между точками сети.

В результате реализации этих предложений существенно поднялась точность работы системы, а именно достигнут 2-3 квалитет точности, тогда как при использовании стандартной методики достигается, лишь 5-6 квалитет. Достигнутая точность позволяет использовать теодолитную систему не только для обмеров крупногабаритных деталей, но и при метрологическом обеспечении производства.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих статьях:

1 .Чернов В.В.. Петров В.В. Анализ затрат машинного времени при использовании различных методов решения параметрических уравнений поправок на ЭВМ // Совершенствование методов и средств производства маркшейдерско-геодезических работ / Санкт-Петербургский горный ин-т, СПб., 1991. С. 65-67.

1.Петров В.В. Обмер объектов крупного машиностроения в пространственных высотно-угловых сетях // Полезные ископаемые России и их освоение: Тезисы докл. науч. конф. / Санкт-Петербургский государственный горный институт. СПб, 1996. С. 93.

3.Петров В.В. Применение геодезической системы ЕСОБЗ для контроля геометрии путей подъемного оборудования реакторного зала //

Сборник трудов молодых ученых Санкт-Петербургского государственного горного института / СПб, 1996. С. 43-46.

А.Петров В.В., Ващилин В.Г. Использование промышленной координато-измерительной системы ЕСБвЗ для контроля геометрии путей подъемного оборудования реакторного зала ВВЭР-1000 АЭС // Новое в теории точности и качества машин и приборов. Выпуск 4 / Ин-т проблем машиноведения РАН. Препринт 130/ СПб, 1996. С. 15-19.

5.Петров В.В., Топорков С.И. Исследование плоскостности и прилегания поверхностей крупногабаритных деталей промышлен-но-геодезической системой ЕСББЗ // Новое в теории точности и качества машин и приборов. Выпуск 4 / Ин-т проблем машиноведения РАН. Препринт 130. / СПб, 1996. С. 20-26.

6 .Петров В. В. Методика повышения точности обмера объектов крупного машиностроения угломерными координатоопределяющими системами / СПб, 1996. Деп. в ВИНИТИ 24.09.96. № 2862-В96. 19 с.

1.Петров В.В. Методика проверки алгоритма уравнивания специальных пространственных сетей / СПб, 1996. Деп. в ВИНИТИ 24.09.96. № 2861-В96. 12 с.