范文一:建筑变形测量的精度设计及常用观测方法
建筑变形测量的精度设计及常用观测方法 建筑变形测量的精度设计及常用观测方法
阮碧
(中山市置信测绘工程有限公司)
摘要:随着我国l:地资源的r_益紧缺,高层建筑越来越多,对高层建筑的变形(沉降)研究显得尤为要.本文从考虑变形测量精度出发,列举,几个 建筑变形测量的方法,得出了些有益的结论.
关键词:变形测量精度;几何水准测量:GPS测量,法;全自动测量;数字摄影测量 随着城市建设步伐的断加快,高层建筑越来越多.为保证工程的 安全运行,监督施工质量和预防工程事故,对高层建筑进行变形测量,监 测其在施工,运营,管理期间的变形情况,分析变形情况和理解变形机 理,验证和完善有关工程设计的理论和经验公式,预报未来变形,具有重 要的现实意义.在工作实践中,精度设计尤为重要.若精度设计过小,而 建筑物本身的变形相对较小,则观测的数据掩盖了建筑物的真实变形; 同样,若精度设计过高,导致变形测量难度,工作量和费用加大.因此,合 理计变形测量精度有卜分重要的现实意义.
本文首先探讨了建筑物允许变形值,差异变形量和水准观测等级三 个方向的设计观测精度,并简要介绍了变形测量的常用方法. 1变形测量精度设计
变形测量的精度需要根据变形值与变形速度来确定,测量误差应控 制在与变形允许值相比小到在一定概率下可忽略的程度.因此,测量变 形的中误差小于变形量是必要的.但究竟两者的比例关系取多少合适, 则应根据变形测量的目的,建筑物允许变形值的大小以及可能达到的仪 器与技术条件来共同确定.另外,由于观测的精度决定观测成果的质量 以及高层建筑安全状态结论的可靠性,因此变形测最方案的选择对测量 员,建筑设计和管理人员是至关重要的.
1.1根据允许变形值设计观测精度
埘于如何根据允许变形值确定观测精度,国内外还存在各种不同的 看法.若观测目的是为了使变形值不超过某,允许的数值而确保建筑物 的安全,则其观测中误差应小于允许变形值的1/10,1/20;若观测目的是 为了研究其变形过程,则应提高观测精度,将建筑物安全变形值的各项 中误差乘以1/5,1/2系数后再采用.我国《建筑物变形测量规程》第3-21 条规定:"相对变形,局部地基变形及膨胀土地基变形等的观测误差,均 不应超过允许变形值的1/20".建筑物允许变形值大多由设计单位提供, 或按有关规范规定,一般可以直接使用.
依据规范,根据允许变形值设计变形测量精度,可分为下列四步: (1)确定顶部容许偏移量?=etH103(mm),式中d为设计时允许倾 斜度,H为建筑物高度;
(2)计算容许误差f=A/20(mm):
(3)计算观测中误差m=fn/3(ram):
(4)计算基础两端的不均匀变形时的相对变形测量中误差m:(D/ H)m(ram),式中D为高层建筑基础宽,H为高层建筑高度. 1.2根据差异变形量设计观测精度
某些高程建筑物,由于自身荷载很大,变形量一般也比较大,特别是 存软土地区,最终变形量有的会达到数十厘米.但由于其刚性较强,变形 一
般比较均匀,属整体变形,对建筑物的影响不人,因此《建筑地基基础 设计规范》(GBJ7—89)对高层建筑物的地基基础变形允许值没有作出具 体规定.有的专业技术标准即使作出具体规定,其值也比较宽松.若按允 许变形量的1/20来计算观测精度,其结果约低于普通水准测量精度,显 然不太合理.由于对建筑物的损害往往是由于差异变形量超出允许值所 造成的,而差异变形量可由两点间高差来求得.
我国设计单位对于框架结构的工业与民用建筑,规定其相邻的差异 变形量为0.0021.因此观测精度应按如下方式确定:
(1)计算差异变形量最大允许值8^=2L(ram),式中L为两监测点 间距离;
(2)计算差异变形量观测容许误差fh:?8/10(ram) (3)计算差异变形量观测容许误差m=2(mm).
1.3根据建筑物变形测量的等级设计观测精度
建筑物变形测量规程(JGJ/T8—97)中规定:对于未规定或难于规定变 形观测值的观测项目,可根据设计,施工的原则要求,参考同类或类似项 目的经验,对照表1的规定,选取适宜的精度等级.
表1建筑物变形测量的等级及其精度要求
沉降观测位移观测
变形测观测点测站观测点坐适用范围
量等级高差中误差标中误差
(ram)(mm)
特高精度要求的特种精密工程和重要科研项目特级?OO5?O_3 变形观测
级?015?1.O高精度要求的大型建筑物和科研项目变形观澳 中等精度要求的大型建筑物和科研项目变形颤_l_级?O .
5O?3.0测
;重要建筑物主体倾斜观测,场地滑坡观测
低等精度要求的建筑物变形观测;,般建筑物二级?1 .
5O?1O.0主体倾斜观测,场地滑坡观测
汗:删删点删站局中差,糸指儿何水雌捌最删站禹差中误差或静力水准删鲁棚邻观删点州刈高謦中
误差;?观测点坐标中误差,系指观测点相对测站点(如工作基点等)的坐标【}】误差,坐标差t{混芹以及等价
的观删点相对基准线的偏差值中误差,建筑物(或构件)相对底部定点的水平位移分量中误差.
2建筑物变形测量常用方法
2.1几何水准测量法
水准测量作为建筑物变形测量的一种常用方法,是利用水准仪进行 基准点和变形监测点的高程测量,根据变形监测点各周期的高程变化, 分析建筑物的变形情况.此法适合于同类型,不同精度要求和不同施 测条件的建筑物变形监测,也是一种传统而可靠的方法. 2.2GPS测量法
GPS作为一种全新的空问定位技术,从静态定位发展到动态定位, 并具有很高的相对定位精度,因此,在越来越多的领域取代了常规的光 学仪器和电子仪器.应用CPS进行建筑物的变形监测,可以实现全天候, 实时,连续的高精度自动监测.
23全自动测量法
6完善图件
对勘探线剖面图的图件要素作一定的补充,如注记图名,比例尺,按 图面内容编制图例,图面整饰,编制作图责任签等.
至此,完整的勘探线剖面图绘制完成.
参考文献
『JI削自震.浅谈地形图上切绘勘探剖线河南地质,1996(02) 团圃
2011年7月
矿床的"生命"
吴建忠
(云南黄金矿业集团股份有限公司勘查院)
矿床也有"生命",大家一定很疑惑.但当你见到大型,特大型矿床, 无不称奇:自然界有巨大的力量,将如此多的资源聚集在一起.我们是否 想过,资源的聚集是一个漫长的过程;矿床也经历孕育期,早期生长期, 发育期,晚期生长期,死亡期.
我们说的内生矿床,外生矿床无不如此.煤炭是我们常见的燃料矿 物,煤种有褐煤,烟煤,无烟煤.烟煤,无烟煤呈层状,赋存特定时代地层
)不等.煤田规模大者有几百,上千 中,厚几米至几十米(最厚达300多米
平方千米.大家公认的说法煤是由植物形成,煤层顶底板一般为砂,泥
岩,少量为碳酸岩.人们不为疑问如此大量的植物堆积,是原地生长的 吗?按现代科学推算形成lm厚煤层,需6m厚实木;而且部分煤层底板 不适合植物生长.
煤炭是怎样形成的?
古代某一时期,某一地区气温和雨量适合植物生长;不论是平原,山 区生长着茂盛的森林,植物死亡后经水动搬运,在低洼汇水区大量堆积, 这样的景象目前部分地区及褐煤矿山仍可见到.这也就是煤炭孕育期和 早期生长期.
当某一地区及周边有大量植物堆积区,由于地壳的变动使原始植物 或早期煤化的植物第二次(也许多次)搬运至开阔的三角洲,大型山间盆 地,滨海地区等相对稳定区域大片堆积.这一时期为开放系统,由于搬运 时间,等待搬运时间长短及堆积,搬运时氧化,还原环境决定了煤岩类 型;也就是人们常见的亮煤,半亮煤,半暗煤,暗煤及丝炭煤.搬运,堆积 过程中混入的泥沙(及植物含有的)等杂质决定了煤的灰份及灰成份.植 物过程堆积是间歇性的,在植物堆积间断期,沉积作用可能没有间断(继 续沉积);这就形成煤层中含夹石层,成份一般为细粒砂泥岩,因此大部 分煤层夹石中含植物碎片,部分为单一岩性.这一堆积过程就是煤的发 育期.
堆积植物地区随地壳的沉降,原始成煤物质被覆盖;随着覆盖物的 增加(压力,温度,时间增加)原始成煤物质发生"煤变质":形成不同T业 类型的煤种:褐煤,烟煤,无烟煤,这就是煤的晚期生长期. 煤田或煤矿区随着地壳的上升,进入死亡期;煤层出露地表在风氧 化作下大量形成碳的氧化物进入空气,少量在水动力搬运下进入下一轮 成煤过程.
成矿过程类似生物生命周期,分四个阶段:矿床孕育期,早期成矿 期,矿床发育期,晚期成矿期,矿床死亡期.但老的生命结束,预示新的生 命开始;老矿床死亡后大量成元素通过新一轮的迁移富集,预示新的生 命开始孕育,这就是大自然生命法则.
煤的形成:?物源:大量生物持续繁殖——成煤必要条件:?气候:
温暖潮湿最有利;?古地理:沼泽环境最理想;?构造运动:沼泽下沉速 度大约等于泥炭堆积速度,则煤层厚;沼泽下沉速度大于泥炭堆积速度, 则为湖泊:沼泽下沉速度小于泥炭堆积速度,则植物残体氧化. 内陆型煤系的沉积区为内陆地区,主要有内陆盆地,山间盆地及山 前盆地等.煤系分布范围小,且全由陆相沉积物组成,其中粗碎屑比例显 着增加,在煤系地层剖面上可见到各种陆相沉积呈现有规律的变化.在 内陆盆地,煤系底部为河床相或湖滨三角洲相的各种粒度的砂岩,往上 是河漫滩相粉砂岩,再往上则为沼泽相泥岩和煤层,煤层之上是深湖相 的粘土岩和粉砂岩.
1矿床的孕育,早期成矿期
中国的成煤时代与含煤地层.由于煤是由植物遗体形成的沉积矿 床,因此其分布与地史时期植物演化密切相关.早古生代植物演化处于 低级阶段,只有水生菌藻类植物,因此只形成高灰分,低热值的"石煤". 泥盆纪开始,植物在陆地繁衍,才产生具真正意义的腐植煤. 2矿床发育,晚期成矿期
中国主要成煤时代为石炭纪,叠纪,侏罗纪,白垩纪和第三纪.石炭 纪含煤地层分别位于下石炭统及上石炭统.早石炭世含煤地层主要分布 于中国南部,以湘中,湘南,粤北,赣西等地发育较好,并在湘中形成一些 重要的煤矿区.湘中早石炭世划分为下部岩关阶及上部大塘阶,大塘阶 的岩石地层单位有三部分,即下部石子灰岩,上部梓门桥灰岩,及夹在二 者之间的测水煤系.该煤系以湘中双峰县测水之畔的研究而得名测水煤 系分为上下两段,下段为含煤段,一般厚度60,80m,以泥岩和粉砂岩为 主,夹菱铁矿结核,常含两层可采煤层,分别称3号煤及5号煤,煤厚一 般2m左右.上段不含煤或仅含煤线,一般厚度70,90m.由石英砂岩,粉 随着测量仪器的不断改进,全站仪在变形监测中得到了广泛的应 用,尤其是全自动跟踪测量仪(测量机器人)的推广应用,为全天候,全方 位,高精度(可达亚mm级)的全自动监测提供了广阔的发展空间.全自 动测量法在大坝,桥梁等建筑物的变形监测中得到了广泛的应用. 2.4数字摄影测量法
数字摄影测量在经济建设,国防建设和科学研究中有着广泛的用 途,特别适用于重要工程的变形和自动生产线的监测,弹体运动轨迹,炮 口冲击波等不可接触物体的量测等.利用该技术进行大型建筑物的变形 监测时,无需接触被测物体,并可同时提供多个点的瞬间三维空间信息, 从而获得建筑物的变形数据,测定精度可达2-4fzm. 3结束语
根据允许变形值设计观测精度的方法,适用于明确提出了(或可以 获得)建筑物允许倾斜度或顶部容许偏移量要求的工业与民用建筑物 (或其他构筑物)的基础变形测量.实际工作中大多数建筑物均有地质勘 察资料,关于地基变形分析部分一般有倾斜度a,可以直接利用.但在此 情况下,建筑物愈高,变形允许值会愈大,相应地观测误差也愈大,往往 会出现对多层建筑需要按二级精度观测,而对高层,超高层建筑却只能 以三级精度观测的现象.因此,高层建筑物变形测量的方案应根据差异 变形量的标准设计.
根据差异变形量设计变形测量精度,除用于变形量允许值过大的高 层建筑外,也适用于一些对精密机床及流水线安装有类似要求的特殊工 程.
在有些变形测量工程中,由于甲方或设计单位的原因,无法提供允 许倾斜度(或最大偏移量),最大允许差异变形量等数据.如:在珠海发电 厂,由于甲方无法提供允许最大偏移量,我们根据表1对已建的煤码头, 煤码头防浪墙,循环水泵房进行一级位移观测,使用了GPS测量法及部 分使用全站仪观测;对汽机房,锅炉房框架,循环水进水管沟,烟囱等进 行一级沉降观测,使用几何水准测量法.
参考文献
97)[s].北京:中国建筑工业出版社,l997. [1】建筑物变形测量规程(JGJ,I18—
[2】工程测量学[M】李青岳,陈永奇.北京:测绘出版社,1995. 【3】城市测量规范(cjj8—99)【s].北京:中国建筑工业出版社,1999. [4】建筑地基基础设计规范(GB50007—2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
倬
盟i吾大一.
范文二:建筑变形测量的等级及其精度要求
2.0.6 对一个实际工程,变形测量的精度等级应先根据各类建(构)筑物的变形允许值按本规程第3、4章的规定进行估算,然后按以下原则确定?
,当仅给定单一变形允许值时,应按所估算的观测点精度选择相应的精度等级: ,当给定多个同类型变形允许值时,应分别估算观测点精度,并应根据其中最高精度选择相应的精度等级;
,当估算出的观测点精度低于本规程表2.0.5中三级精度的要求时,宜采用三级精度; ,对于未规定或难以规定变形允许值的观测项目,可根据设计、施工的原则要求,参考同类或类似项目的经验,对照表2.0.5的规定,选取适宜的精度等级。 2.0.7 变形测量的观测周期应符合下列要求:
,对于单一层次布网,观测点与控制点应按变形观测周期进行观测;对于两个层次布网,观测点及联测的控制点应按变形观测周期进行观测,控制网部分可按复测周期进行观测。
,变形观测周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则,根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。当观测中发现变形异常时,应及时增加观测次数。
,控制网复测周期应根据测量目的和点位的稳定情况确定,一般宜每半年复测一次。在建筑施工过程中应适当缩短观测时间间隔,点位稳定后可适当延长观测时间间隔。当复principles and policies, political stand, thinking to identify directions, operational orders. (D) strengthening the party construction of party spirit. Spirit is a measure of party positions and the basic principle of the enlightenment. Each party to important life accomplishment, as required, for profound self education, exercise, self improvement and self improvement, thick "background of party membersparty's line, principles and policies play a key political role in implementation. Four-line to firmly establish consciousness. Unswervingly followed the pace of XI Jinping, Secretary, par often awake and active par consciously and resolutely the same courage, par to the CPC Central Committee, General Secretary of the party Constitution and practices series of spirit par, par to the party's theory, line
测成果或检测成果出现异常,或测区受到如地震、洪水、爆破等外界因素影响时,应及时进行复测。
,变形测量的首次(即零周期)观测应适当增加观测量,以提高初始值的可靠性。 ,不同周期观测时,宜采用相同的观测网形和观测方法,并使用相同类型的测量仪器。对于特级和一级变形观测,还宜固定观测人员、选择最佳观测时段、在基本相同的环境和条件下观测。
2.0.8 建筑变形测量,除使用本规程规定的各种方法外,亦可采用能满足本规程规定精度要求的其他方法。
3 高程控制
3.1 网点布设
3.1.1 高程控制网的布设应符合下列要求:
,对于建筑物较少的测区,宜将控制点连同观测点按单一层次布设;对于建筑物较多且分散的大测区,宜按两个层次布网,即由控制点组成控制网、观测点与所联测的控制点组成扩展网。
,控制网应布设为闭合环、结点网或附合高程路线。扩展网亦应布设为闭合或附合高程路线。
,每一测区的水准基点不应少于3个;对于小测区,当确认点位稳定可靠时可少于3个,但连同工作基点不得少于3个。水准基点的标石,应埋设在基岩层或原状土层中。在建筑区内,点位与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的2倍,其标石埋深应大于邻近建筑物基础的深度。在建筑物内部的点位,其标石埋深应大于地基土压缩层的深度。
,工作基点与联系点布设的位置应视构网需要确定。作为工作基点的水准点位置与邻近建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的1.5,2.0倍。工作基点与联系点也可在稳定的永久性建筑物墙体或基础上设置。
,各类水准点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地点。 3.1.2 高程控制点标石的选型及埋设应符合下列要求:
,水准基点的标石,可根据点位所在处的不同地质条件选埋岩层水准基点标石、深埋双金属管水准基点标石、深埋钢管水准基点标石或混凝土基本水准标石。 ,工作基点的标石,可按点位的不同要求选埋浅埋钢管水准标石、混凝土普通水准标石或墙脚、墙上水准标志等。
principles and policies, political stand, thinking to identify directions, operational orders. (D) strengthening the party construction of party spirit. Spirit is a measure of party positions and the basic principle of the enlightenment. Each party to important life accomplishment, as required, for profound self education, exercise, self improvement and self improvement, thick "background of party membersparty's line, principles and policies play a key political role in implementation. Four-line to firmly establish consciousness. Unswervingly followed the pace of XI Jinping, Secretary, par often awake and active par consciously and resolutely the same courage, par to the CPC Central Committee, General Secretary of the party Constitution and practices series of spirit par, par to the party's theory, line
,高程控制点标石的型式,可按本规程附录,执行。特殊土地区与有特殊要求的标石规格及埋设,应另行设计。标石、标志埋设后,应达到稳定后方可开始观测。稳定期应根据观测要求与地质条件确定,不宜少于15d。
3.1.3 对于应用液体静力水准测量方法测定的水准点与观测点,其点位的设置尚应符合下列要求:
,水准点和观测点应设在同一高程面上,各点间高差最大不应超过?1cm。当部分点位受现场条件限制不能满足这一要求时,应设置上下高程不同但上下位置垂直对应的常差点,以传递高程。
,观测标志的型式及其埋设,应根据采用的液体静力水准仪的型号、结构、读数方式以及现场条件确定。标志的规格尺寸设计,应符合置放式、悬挂式或固定式仪器安置的要求。
principles and policies, political stand, thinking to identify directions, operational orders. (D) strengthening the party construction of party spirit. Spirit is a measure of party positions and the basic principle of the enlightenment. Each party to important life accomplishment, as required, for profound self education, exercise, self improvement and self improvement, thick "background of party membersparty's line, principles and policies play a key political role in implementation. Four-line to firmly establish consciousness. Unswervingly followed the pace of XI Jinping, Secretary, par often awake and active par consciously and resolutely the same courage, par to the CPC Central Committee, General Secretary of the party Constitution and practices series of spirit par, par to the party's theory, line
范文三:高精度变形测量装置_蒋树春
第26卷第5期2013年9月
文章编号:1002-6673(2013)05-009-03
机电产品开发与创新
Development &Innovation of M achinery &E lectrical P roducts
Vol.26,No.5·开发与创新·
高精度变形测量装置
蒋树春1, 杨凤龙1, 蒋山平2
(1. 北京卫星制造厂,北京100097;2. 北京环境工程技术研究所,北京100097)
摘要:论文介绍了三种高精度变形结构变形测量装置。针对不同的需求,搭建适用的测试系统,能够解
决最高达CTE ≤1×10-7/deg(温度范围-10℃~45℃)内的复合材料管件轴线方向变形测量;同时针对大尺寸的变形结构件产品,也设计了最高达2μm /1.8m×1.8m 精度测试解决方案。
关键词:高精度结构;摄影测量系统;非接触式光纤位移数测量系统;数字散斑测量系统中图分类号:V47
文献标识码:A
doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2013.05.004
High Precision Deformation Measurement Device
JIANG Shu-Chun 1,YANG Feng-Long 1,JIANG Shan-Ping 2
(1.Beijing Satellite Manufacturing Factory ,Beijing 100097, China ;
2.Study on Engineering Technology of Beijing Environment ,Beijing 100097, China )
Abstract:This paper introduces three kinds of High precision deformation measurement device. According to different needs, set up a test system, to solve the most up to CTE ≤1×10-7/deg(temperaturerange of -10℃to 45℃) composite pipe axis direction in deformation mea -surement; considering the deformation of large structure size of the product, but also design the most up to (2μm/1.8m×1.8m )precision test solution.
Key words:high precision structure ;photogrammetry ;non contact type optical fiber displacement measuring system ;digital speckle mea -surement system
0引言
随着我国航天事业的高速发展,航天器呈现出大型化、复杂化、高可靠性及批量化的特点,对各种各样航天器结构的高几高精度变形要求也逐渐提高,包括大型可展开充气抛物面天线、大型空间望远镜、各种航天器的框架结构等,这些机构对形面的变形情况都有了更高的要求。为了满足这些航天器结构的形面变形日益提高的要求,需要提供在真空低温环境下进行形面及变形高精度测量的手段,用以测量和验证航天器形面精度。本文介绍了真空高低温环境下的摄影测量系统、非接触式光纤位移数测量系统和数字散斑测量系统,能够用于多种航天器的非接触变形测量。
修稿日期:2013-08-26
作者简介:蒋树春(1970-),工作于中国航天工业总公司第五研究院下属单位,专注航天机电一体化产品研发;杨凤龙(1981-),工作于中国航天工业总公司第五研究院下属单位,专注航天机电一体化产品研发。
1变形测量系统装置介绍
目前成熟的真空环境变形测量方案有:摄影测量系统、非接触式光纤位移数测量系统、数字散斑测量系统。
摄影变形测量装置采用了摄影测量法的基本原理,使用多台CCD 摄像机分布在航天两侧对天线进行拍摄,天线上贴有标志点,对拍摄的数字图像中的标志点进行提取与匹配,利用相关算法计算得到标志点的相对三维坐标,再通过与标尺的比对得到绝对坐标,然后通过拟合得到整个天线表面的面形参数,最后通过温度变化前后的两次测量进行比较,就可以得到面形变化数据,试验测量原理如图1所示。
系统由CCD 摄影组件、标尺、支撑机构、加热
单位:毫米
标尺
标志
天线
相机
相机
1800
1000
真空罐
标尺
600
加热片
图1摄影变形测量原理图
Fig.1The measurement principle of
photography deformation
9
·开发与创新·
设备、专用图像处理软件组成。
非接触式光纤位移数测量装置的测量的基本原理是光感密度。从传感器头周边发出和散掉的任何光束会在反射时进一步的散掉。所以被测物测点的尺寸应等于传感器头光导光纤束的面积。被测物体等于或大于光导光纤的面积,以获得额定的技术数据。
传感器头
为了在1.5m ×1.0m 的支架结构上,每一个相机都覆盖整个被测样品,被测样品被4个相机同时测量覆盖的情况如图4所示。图中阴影部分为被测样品,4个梯形分别为4个1600万相机各自的测试覆盖区域。
多相机系统中每个相机分别获取被测样品的数据,
传送光纤接收光纤
被测物测点的尺寸
=光纤束的尺寸
图4被测物体被4个相机覆盖
图2非接触式光纤位移数测量探头测试原理
Fig.4The measured object is 4cameras covering
Fig.2Non contact type optical fiber displacement measuring
probe test principle
最终的数字相关结果来源于每个相机获取的原始数据,这样获取的数据为无失真的,最能反映被测物体的真实情况。可达到最小的系统相机失真及误差。
为了取得更好的样品表面原始数据获取效果,从而得到更准确的后期结果分析,静态系统便采用了两个高亮度单色冷光照明光源系统Cool High-Speed Illumina -
系统由测量分系统(一维传感器及控制单元、标定单元、数据处理与补偿系统)、结构分系统(减震单元、支撑与调节单元、随动测量面单元)、环境控制分系统(真空控制单元、环境高低温单元、产品测控温单元)组成。
数字散斑测量装置:采用数字散斑Q400传感器进行三维变形测量,非接触式用于航天器构架的轮廓和全场的变形测量。在测试开始时,被测物体表面涂有随机散斑(通过简单地喷洒白/黑颜色)。专用高精度CCD 相机捕捉并记录存储:在压力或温度加载前后,这种散斑的变化,测量加载前后物体表面的三维形状,采用相关算法计算出物体表面因变形或运动引起的变化,获得每个点的三维位移矢量,计算出每点的变形值与应变值,从而导出全场的相关信息。
系统由测量分系统(V-STAR 传感器进行三维静态测量、Q400传感器进行三维变形测量、测量不确定度分析系统、标定板
图3精密航天器结构三维变
形测量示意
tion System (通常情况下,对于静态测量只需要一个HILIS Illumination System 单色长波长红光照明系统。此外,同
时采用2个这样的照明系统具有更好的效果)。
采用标定板对三维变形测量系统进行实时标定,能够反映出测量系统自身的位置变化。该标定板和桁架结构进行分区控温,标定板处于恒温状态。
数据处理:综合上述试验结果给出最终测量数据。在高精度测量试验中,会产生大量的测量数据。因此首先需要对测量数据进行有效性识别,在有效数据的基础上计算各直接热变形量。然后将原始绝对尺寸与实测变形数据进行融合,拟合对象,最后进行空间关系解算给出空间关系变化量。最终达到了2μm 的变形测量精度。
(2)某型号反射面天线变形测量精度小于50μm 。采用该摄影测量系统在KM2真空环模设备内对Φ660mm 口径的反射面天线进行过变形测量试验。被测天线为碳纤维复合材料的偏置抛物反射面天线。试验时,被测天线水平放置,在其背后采用加热板加热,两台CCD 摄像机成一定夹角对被测天线进行全场拍摄,获得被测天线在不同温度下的变形情况。试验布局如图5所示。
试验过程中,由KM2真空环模设备里面的热沉和天线加热设备来模拟变形在轨期间的冷热环境。变形测量试验共经历了三
图5KM2真空环模设备内的
摄影测量系统
单元)、结构分系统(减震单元、支撑与调节单元)、环境控制分系统(真空控制单元、环境高低温单元、产品测控温单元)组成。
Fig.3Spacecraft structure
three-dimensional deformation measurement
2变形测量装置应用实例
以下针对航天器桁架结构及航天器天线实测应用进行解析。
(1)某型号航天器三维测量、静态测试要求精度优于
5μm 。为了满足测试要求,静态测量系统Q-400由4个1600万像素高解析度CCD 相机组成的多摄像机系统、
配备2个高亮度单色光照明光源以及数据转换及评测运算工作站组成。
个热循环高低温工况。对Fig.5Photogrammetric system
KM2vacuum die device 所有三个热循环拍摄的图片进行软件处理后,最终
(下转第25页)
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·开发与创新·
表1水质情况Tab.1Thewaterquality
总硬度
·(mgL -1)
流冲走,而不沉积在膜表面。
总碱度
·(mgL -1)
浊度
Ca 2+
·(mgL -1) 429.3
Mg 2+
·(mgL -1) 103.2
pH 7.01
SO 42-·(mgL -1) 138.3
Cl -·(mgL -1) 54.8
(NTU)9.8
电导率
·(μs cm -1)
4结束语
我们综合利用参数变化原理,采用静电防垢设备与新型阻垢剂联合处理工艺,
532.5115.61012
表2阻垢试验结果
Tab.2Thetestresultsofscaleinhibition
方法阻垢率%
阻垢剂
(5mg ·L -1)
阻垢剂
(10mg ·L -1)
磁化处理
静电处理
(5mg ·L -1)
磁化+阻垢剂
(5mg ·L -1)
静电+阻垢剂
在反渗透原水管路上安装静电设备,使原水中离子在电场的作
82.391.541.856.288.296.5
试验结果表明,单独采用静电处理进行防垢时,阻垢率为41.8%,阻垢效果不好,不能实现防垢的目的,单独静电处理仅适用于软水处理,而对离子含量高的硬水处理效果不好,同样单独磁化也是这样。单独采用药剂处理,需要投加的药剂量较大,而采用静电防垢设备与新型阻垢剂联合处理工艺,可以减少药剂加入量,减少日常运行成本,且对环境有利,同时联合处理工艺具有协同增效的作用,阻垢率显著提高。同时我们在实验中发现采用静电处理时,在浓水形成时,产生的CaCO 3晶体颗粒更细小,在新型阻垢剂的共同作用下,易随水
用下发生改变,产生的CaCO 3晶体颗粒更细小,在新型阻垢剂的共同作用下,易随水流冲走,而不沉积在膜表面,起到防垢的作用。同时减少了药剂加入量,减轻环境负荷,能够较好的解决反渗透膜元件结垢的问题。参考文献:
[1]张葆宗. 反渗透水处理应用技术[M].北京:中国电力出版社,2004. [2]檀润华.TRIZ 及应用[M].北京:高等教育出版社,2010. [3]冯敏. 现代水处理技术[M].北京:北京:化学工业出版社,2006. [4]刘振法. 聚天冬氨酸复配物与磁场的协同阻垢效应[J].石油化工,2006,9.
(上接第8页)境外部环境影响结论。
内部构造评估,采用SWOT 方法分析商业模式的每一个构造快。把商业模式画布和SWOT 结合起来使用。同时从商业模式的整体和其他九个构造快的角度用
4结束语
本文研究提出了面向典型产品技术外包服务平台的商业模式, 及商业模式的验证评估方法, 通过对商业模式的评估分析,提出对商业模式的修正意见,并经过反复验证,得出最终平台赖以发展的商业模式。参考文献:
[1]亚历山大·奥斯特瓦德(瑞士). 商业模式新生代[M].北京:机械工业出版社,2012.
SWOT 分析法分析,得出的结论设计新的商业模式可选
方案,这种分析法为进一步的讨论、决策和完善最终的商业模式提供了良好的基础。(上接第10页)
得到在各温况下天线表面面形变形数据,如表1所示。
表1不同温度情况下的天线面形变形数据Tab.1Differentantennatemperaturesurface
deformationdata
温度变化范围
第一循环
形面热变形RMS (mm )
验证了摄影测量的准确性。通过在大气环境下的精度评价测量及模拟空间环境下的理论分析,确定该套测量系统对Φ660mm 口径反射面天线的变形测量精度可达到
39μm (1δ),相对测量精度达到1/20000。
3结束语
本文所介绍的真空低温环境下变形摄影测量装置具有广阔的应用前景,通过实践验证了高精度该测量系统的可行性,以及多种测量方法的测量精度和灵活性。测量系统的研制成功,为今后该项测量技术的大规模工程应用,实现我国航天事业在先进试验领域的拓展打下了基础。
第二循环第三循环
0℃→-100℃-100℃→107℃107℃→-100℃-100℃→110℃110℃→-104℃-104℃→135℃135℃→30℃0.03870.09300.07200.06120.05610.06860.0665
将以上分析结果与该反射面天线热变形仿真分析和形面变形的规范值数据进行比较,其数据基本一致,也
25
范文四:变形测量中精度分析技术研究
变形测量中精度分析技术研究
摘要 :本文基于笔者多年从事变形测量数据处理的相关工作经验 , 以基于 GPS 的沉降变形监测技术为研究对象 , 探讨了其在某高速公路 沉降变形监测中的应用思路 , 全文是笔者长期实践基础上的理论升华 , 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词 :GPS 沉降 变形监测 公路
1 工程概述
某高速公路全线采用双向四车道全封闭高速公路标准建设 , 设计 行车时速 100~120 km/h。 本人选取其中 10 km作为 GPS 沉降变形监 测的工程项目 , 所处地形为平原和丘陵连接地带 , 设计路基宽度 26 m。 路线设计为四车道该段有 11个各种系统的平面控制点 , 经过实地寻找 , 找出了 5个。在已找出的 5个控制点中 , 国家测绘局系统一等点 2个 , 二等点 1个 , 城市测量系统点 2个 , 这些平面控制点分属不同测量系统 , 且等级不同。 2010年 9月 , 本人对其中 10 km路段进行了测定 , 采用了 GPS 技术进行高程测量 , 并与用二等水准测量的高程数据进行比较和 分析 , 在测量过程中有意识对 GPS 的高程进行了检验。
2 工程实施过程
(1)观测使用 AshtechZ-X 双频 GPS 接收机 5台 , 二等水准采用 NAZ+GPM3型水准仪。 并对两种方法测量的成果进行分析 , 同时用全
范文五:数字摄影测量用于天线热变形测量的精度测试
第 测 绘 通 报2007 年 7 期
5 文章编号 :0494209112007 0720005203 中图分类号 : P234. 1 文献标识码 :B 数字摄影测量用于天线热变形测量的精度测试 卢成静 黄桂平 李广云 信息工程大学 测绘学院 河南 郑州 450052 Accura cy Test in g of An
tenna Heat Def or mat ion Mea sur ement Usin g Digital Ph ot ogra mmet r y LU
Cheng2jing HUAN G Gui2ping L I Guang2yun 摘要 :根据某航天产品的天线在热真空试验过程中进行天线热变形测量的要求 利用高精度 数字近景摄 影测量技术 在实验室对 天线面板及遮挡情况进行模拟 试验 测试 了天线 面板 在遮 挡情 况下 的平 面度 与经 纬仪 测量 系统 测量 的结 果相 比 差值 小于 ? 05 mm 验证了摄影测量方法用于此种测量的可行性 。 0. 关键词 :数字近景摄影测量 天线热变形 遮挡 精度测试 机摄影和计算机图像处理基础上的一门新兴测量技 一 测试背景 、 术 其研究的重点是物体的几何尺寸及物体在空间 XX — 航天产 品的 天线平面度指标是产 品研 X 姿态等 2 3 该技 术具 有劳 动强 度小 、 的位置 、 测量制过程的关键技术指标 直接影响其收发信息的准 速度快、 自动化程度高和对环境条件要 测量精度高 、确性与灵敏度。根据 XX - X 初样研制技术流程 必 求低等特点 。本文利用高精度数字摄影测量技术 须验证产品的设计、 制造工艺 、 装配是否满足该产品 在常温常压环境中对天线面板及遮挡情况进行模拟平面度技术指标要求 。热真空试验采用红外加热笼 试验 并测试了其精度 。模拟空间热环境 。加热笼为纵向条带式 加热带宽度为 8 mm 间距为 12 mm 加热笼布置在天线阵面前方 与天 线阵面平行 水 平距离为 100 mm 面 积覆盖整个天线阵面。测量设备需布置在红外加热笼之外的有效区域内 天线展开状态及红外加热笼如图 1a 所示 热变形测量时 整个天线置于 真空室内 如图 1b 所示 。 由于该产品是在热真空环境中进行测量 因此对测量提出了一些特殊的要求 :非接触测量 测量精度优于 ? 05 mm 天线上局部点热变形数据判读 0.功能 天线平面度计算功能 数据实时采集、 分析功能 适用于真空高低温 常压高低 - 90 ? 90 ? 、 ,温及常温常压环境下测量 测量尺寸大 平面尺寸达到了 5. 4 m × m 有效测量空间小 测量设备距离 1产品最远仅有 3 m 。另外 热变形测量设备还应能 高低温环境 材料不得对试验设备和产品适应真空、造成污染 不能影响试验环境真空度的实现 。 基于对测量的特殊要求和国外的经验 采用高精度数字近 景摄影测量技术来测 量该产品的 平面 图1 测量对象及环境度 1 。高精度数字摄 影测量技术 是建立在专 业相 收稿日期 : 2007 201212 作者简介 : 卢成静 19 832 男 江苏盐城人 硕士生 主要从事精密工程测量 、 计算机视觉测量的研究工作 。 测 绘 通 报 6 第 2007 年 7 期 二 数字摄影测量基本原理 、 三、 测试方案 摄影测量原理如图 2 所示 通过两台以上高分辨 1. 遮挡情况模拟率的相机对被测物拍摄 或一台相机移动位置再拍 在实验室对天线面板 及遮挡情况进行模拟试摄 得到物体的两个以上 2 维影像 经计算机图像匹 验。在室内活动控制架上粘贴上钢条 我们用的是配处理后得到精确的 3 维坐标 。2 维影像在像平面 10 mm 宽的钢 尺裁剪 而成 相应的 间隔也 放大至坐标系中是 2 维坐标值 但在摄影测量坐标系中可以 15 mm 其中遮挡部分是 2 m × 5 m 如图 3 所示 。 1.利用摄影焦距参数将像点坐标转换成目标点的两个角度观测值 因而测量原理和经纬仪测量系统是一致
的 均是三角形交会法 4 。由于各相机之间无法像经纬仪一样实现精确互瞄 通常采用光束法平差定向技术 它是通过不同位置的相机对多个目标同时测量产生了多余观测量 从而可以解算出相机间的位置和姿态关系以及目标点的 3 维坐标 。设物方点 Pi 由 j 个摄站 j 条光线 相交 图 2 则共有 j 个共线方程 如式 1 具体计算公式可参考文献 4 。 图3 模拟遮挡试验x ij - x 0 j Δ x i j a 1 j Xi - XSj b 1 j Yi - YSj c1 j Zi - ZSj- fj 2. 摄影标志 a 3 j Xi - XSj b 3 j Yi -
YSj c3 j Zi - ZSj 在测量过程中主要用到两种人工标志 :圆形定向y - y Δ y ij 反光标志 RRTRetro2Reflective Target 和编码标志 如 ij 0j a 2 j Xi - XSj b 2 j
Yi - YSj c2 j Zi - ZSj 图 4 所示。圆形定向反光标志的特点是反射亮度比漫- fj a 3 j Xi - XSj b 3 j Yi - YSj c3 j Zi - ZSj 射白色标志高出数百甚至上千倍 可以轻松得到被测 1 目标物自身影像 而 “消隐” RRT 标志的构像却特别清 “准二值影像” 。我们用的是直径为 6 5 晰而突出的 mm 的 RRT 标志 共布设了 100 个标志。另外 在面板 表面均匀地粘贴了 12 个编码标志 它们的主要作用是 用于
4 标志 3. 摄站数量 受现场实现各摄站的自动定向和测量点的自动匹配 7 。 图
环境和设备造价的限制 我们选定用两 台相机固定在不同位置上进行测试 由于真空室内 空间的限制 相机只能布置在红外加热笼的左上角 和右上角 。我们在距离面板 2 m 的两个固定位置拍 摄了两张像片 如图 5 所示 当在每个位置将相机旋 图 2 摄影测量基本原理图 后再拍摄一张像片 即每个位置拍摄两张像 转 90?
4 张像片 可以测量出 55 个标志点 第 测 绘 通 报2007 年 片 两个位置共
7 期 7如图 6 所示 而且 这些点的分布也比较均匀 这说明遮挡对摄影测量的 影响是可以 解决的 。可 以预见 如果我们选用直径为 3 mm 的 RR T 标志的话 加热笼的遮挡问题就更小了。 图7 与经纬仪测量比较偏差示意图 从表 1 可以看出 两个摄站的平面测量结果与 经纬仪测量系统测量的差值要小于 ? 05 mm 而 0. 图 5 左右两个摄站实际拍摄的像片 且重复测量精度也小于 ? 05 mm 。由于经纬仪系 0. 统测量精度要优于 ? 05 mm 6 据此可以验证此 0. 为了测试两个摄站的测量结果是否可靠 首先在 时摄影测量的精度也要优于 ? 05 mm 。 0.左右两个位置拍摄 4 张像片 如图 6 所示 然后再在左 五、 论 结 右两个相近的位置拍摄 4 张像片 进行一次重复测量。 利用数字摄影测量对 有遮挡物的目标进行测 测量方 量 充分体现了数字摄影测量的高度自动化 、 测量精度高等特点 。本次试验表明 : 摄影测 式灵活 、 量用于有遮挡物测量是可行的 两个摄站的精度能够 满足要求 可以作为这类航天产品的天线在热真空试 验过程中进行热变形测量的主要测量手段。另外 需 图 6 摄站示意图 要说明的是 :由于试验条件的限制 此次试验只是在 常温常压的普通实验室环境下进行的 为完成该产品 的热变形测量 还需要进一步的试验和测试。 四 测试结果 、 参考文献 : 1. 坐标解算 首先 对每张像片进行扫描 识别出编码标志 1 W IKTOW Y M. Photogrammetric Distortion Measure2然后 利用具有相同点号的编码标志进行匹配 并通 ment s of Antennas in a Thermal2vacuum Environment J . Canadian Aeronautics
a nd Space Journal 2003 过后方交会将像片统一到摄影测量坐标系下 同时 2 :65271.得到每张像片的外方位元素 再根据像片的外方位 2 叶声华 邾继 贵 等. 视觉检 测技术 及应 用 J . 中 国工元素 利用核线匹配原理对单点标志进行
同名点匹 程科学 1999 1 1 :2622263.配 最后 采用光束法平差技术 对相机的内外方位 3 GRU EN A. Fundamentals of Videogrammetry2 Review A元素和空间点坐标一起进行计算。 2 J . Human Movement Scie nce 1997 16 :155 187. 2. 结果比较 4 黄桂平 . 数字 近景工 业摄影测 量关键 技术研 究与应 用 利用所测坐标进行最小二乘平面拟合 计算平面 D . 天津 : 天津大学 2005.度。通过公共点转换 将测量结果和测绘学院研制的 5 冯文 灏. 回光 反射 标志 的性 能 与使 用 J . 测绘 通 报 经纬仪测量系统 MetroIn 6 的测量结果比较 见表 1。 1993 4 :12214.图 7 为比较偏差示意图 偏差放大了 100 倍 。 6 黄桂平 . 多台电子经纬仪/ 全站仪构成混合测量系 统的 表 1 不同摄站的摄影测量精度测试 mm 研究和开发 D . 郑州 : 信息工程大学测绘学院 1999. 7 范生宏 . 工业 数字摄 影测量中 人工标 志的研 究与应 用 偏差 D . 郑州 : 信息工程大学测绘学院 2006. 分组 平面 拟合 均方 根 最小 最大 偏差 偏差 RMS 偏差 偏差 范围经纬仪测量系统 1 . 22 1 - 0 . 46 0 0 . 7 84 1. 2 442 个摄站 第一组 1 . 25 0 - 0 . 488
1 . 24 5 - 0 . 50 2 0 . 7 51 1. 2 53 0 . 7 77 1. 2 654 张像片 第二组
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