CN1789900A - 辊系空间位置检测中的辊轴垂直度的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度的测量方法，辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，该方法包括：将全站仪架设于该两中心线点之间；将一标杆固定于被测辊轴上；通过全站仪测量第一和第二中心线点的坐标，该坐标的原点为全站仪的位置；转动被测辊轴，测量被测辊轴三个不同旋转位置时，该坐标的原点为该全站仪的位置；将三个旋转位置测量点的坐标转换成以第一或第二中心线点为原点，以第一和第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；通过一系列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度。

Description

辊系空间位置检测中的辊轴垂直度的测量方法

技术领域

本发明涉及测量技术，具体地说，涉及一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度的测量方法。

背景技术

在现代大型冶金企业中，一方面随着生产自动水平的提高，生产效率、产品质量都有了突破性的进展。在此同时，生设备的维护、检测、检修水平也要求有质的飞跃。

辊系空间位置状态检测技术的应用，主要集中在对轧制设备辊系状态的检测方面。冷轧板卷的生产通常要经过以下几个过程：酸洗，对热轧卷进行初步处理；轧制，使热轧带经过一定程度的变形获得厚度很薄、尺寸精确、表面光洁和板型平直冷硬状态钢带；热处理和精整，使带钢具有良好的力学性能或优良的电磁性能；镀层处理，可使带备良好的抗腐蚀性能。上述这些处理都是在由大量辊轴构成的流水线上完成的。

为满足市场一需求，大量冷轧钢卷要求厚度在0.2mm-0.4mm之间，甚至更薄。为提高产品质量和数量，带钢运行速度即要求精确，又要求快速。而冷轧钢卷的轧制、运行、剪切及卷取等都需要通过大量辊轴的运行来完成。所以，对设备生产线辊轴的安装要求极高垂直度和水平度一般要求在±0.1mm/m至±0.1mm/m之间。因此需要有一种能达到这一精度要求的检测方法。

传统的检测方法的示意图如图1所示，通常在一个运送系统中，有大量的辊轴构成，为了方便描述，图1中仅示出了一根辊轴作为示意，在测量时，对每一根辊轴的测量过程是相同的。

如图1所示，其是俯视图的形式，图中11表示被测辊轴，12是一根摆杆，13是钢丝绳。测量时，将摆杆12的一端固定辊身上，然后，将钢丝绳13设置成与整个运送系统的运行方向(也称为设备中心线)平行的状态。然后，转动辊轴11，在转动时，通过百分表(百分表是一种用来测量微小变化的仪器，可以精确测量到0.02mm以内的微小变化)测量摆杆两次经过钢丝绳(如图1中的状态12A和状态12B)时摆杆自由端与钢丝绳13之间的水平距离Sa和Sb。然后再测量出摆杆两个位置状态时自由端之间的距离Sab。通过下式即可计算出该被测辊轴11的垂直度。

垂直度＝(Sa-Sb)/Sab

这种传统方法存在如下的缺点：

(1)精确量取摆杆点到钢丝绳的距离的人为误差影响大，操作人员要十分熟练才能控制好测量过程，获得比较准确的测量结果；

(2)只能获得局部关系空间位置关系数据，不能获得整条工艺段的辊系间的空间位置关系，不能满足设备系统维护的需要；

(3)条件要求较高，要拉钢丝绳，就必须保证有足够的空间保证钢丝绳的固定和准确对点。同时要保证摆杆固定的位置与钢丝绳间的关系适当，来保证测量过程的顺利完成。这样也就降低了检测的范围和工作效率。

显然，这种传统的测量方法与目前的技术发展要求不相适应，业界迫切要求一种高精度的测量方法的出现。

发明内容

缘此，本发明的目的在于一种测试方便、精度高的辊系空间位置检测中的辊轴垂直度的测量方法。

根据本发明的上述目的，本发明提供的辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将全站仪架设于该两中心线点之间；

(2)将一标杆固定于被测辊轴上；

(3)通过该全站仪测量所述第一中心线点和所述第二中心线点的空间坐标，该空间坐标的原点为该全站仪的位置；

(4)转动所述被测辊轴，通过该全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该全站仪的位置；

(5)将上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(6)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中， 为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线； 为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中，

为所述 矢量线与所述 矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

本发明还提供另一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将两台全站仪架设于该两中心线点之间或者将一台全站仪分两次架设于该两中心线点之间，并使其中第一全站仪能观察到第一中心线点；第二全站仪能观察到第二中心线点和被测辊轴；

(2)在辊系外设置两个公共控制点，该两公共控制点位置的选取保证两所述全站仪都能观察到；

(3)将一标杆固定于被测辊轴上；

(4)通过该第一全站仪测量所述第一中心线点和所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第一全站仪的位置；

(5)通过该第二全站仪测量所述第二中心线点与所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第二全站仪的位置；

(6)转动所述被测辊轴，通过该第二全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该第二全站仪的位置；

(5)将通过所述第一全站仪测得的第一中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(6)将通过所述第二全站仪测得的第二中心点的空间坐标、上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(7)将以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上的所述第一中心点坐标、第二中心点坐标和上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点、第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点之一为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(8)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中， 为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线； 为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中， 为所述

矢量线与所述

矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

本发明再提供了一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将三台全站仪架设于该两中心线点之间或者将一台全站仪分三次架设于该两中心线点之间，并使其中第一全站仪能观察到第一中心线点，第二全站仪能观察到被测辊轴，第三全站仪能观察到第二中心线点；

(2)在辊系外设置两个公共控制点，该两公共控制点位置的选取保证三个所述全站仪都能观察到；

(3)将一标杆固定于被测辊轴上；

(4)通过该第一全站仪测量所述第一中心线点和所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第一全站仪的位置；

(5)通过该第三全站仪测量所述第二中心线点与所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第三全站仪的位置；

(6)转动所述被测辊轴，通过该第三全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该第三全站仪的位置；

(5)将通过所述第一全站仪测得的第一中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(6)将通过所述第二全站仪测得的上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(7)将通过所述第三全站仪测得的第二中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(8)将以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上的所述第一中心点坐标、第二中心点坐标和上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点、第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点之一为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(8)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中，

为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线；

为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中， 为所述

矢量线与所述

矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

在上述的测量方法中，所述全站仪测量一点的坐标的方法包括如下步骤：

测量所述被测点到所述全站仪距离Sa；

测量所述被测点的垂直角Va；

测量所述被测点的水平角Ra；

通过如下的公式计算得到该被测点的坐标值：

A_x＝Sa×sinVa×sinRa；

A_y＝Sa×sinVa×cosRa；

A_z＝Sa×sinVa。

在上述的测量方法中，所述被测辊轴在三个不同旋转位置之间的旋转角度大于等于30度，小于等于120度。

附图说明

图1是传统的辊轴垂直度的测量方法示意图；

图2是本发明的测量方法的示意图；

图3是本发明的测量方法的示意图；

图4是标杆旋转示意图；

图5是本发明的测量方法的另一个实施例的示意图；

图6是本发明的测量方法的再一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将通过一些实例来详细描述本发明。

在本发明的测量方法中，主要利用了一种称为全站仪的已有设备，该设备是一种兼具自动测角、测距、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量定位系统。该仪器的优点在于，架设好以后，通过对目标点的测量，可以直接获得以该全站仪为原点的水平角、垂直角、中心至目标点照准中心的空间距离等信息。

首先简单介绍一下通过全站仪来测量一目标点的坐标的方法。

请参见图2，图2以一坐标系来显示目标点A的坐标测量方法。坐标系的原点O是全站仪的架设位置，全站仪可以测得该目标点A的三个数据值，即：目标点A到全站仪距离Sa；目标点A和原点O的连线与X轴之间的夹角，水平角Ra；目标点A与原点的连线与Z轴之间的夹角，垂直角Va。

然后通过如下的公式计算得到该被测点的坐标值：

A_x＝Sa×sinVa×sinRa；

A_y＝Sa×sinVa×cosRa；

A_z＝Sa×sinVa。

在介绍了利用全站仪来测量目标点的坐标值之后，结合图3和图4来描述本发明的测量方法。

图3示意性地示出了一个辊轴系统。通常在安装辊轴系统时，为了保证安装的水平度，在整个系统的外侧会设置两个中心点，RO1和RO2(可分别称为第一中心点RO1和第二中心点RO2)，该两中心点RO1和RO2之间的连线即为整个系统的中心线，要求所有的辊轴A、B、C都与该中心线垂直。

在本例中，假设先测量辊轴A的垂直度。首先，将全站仪31架设在两中心线点R1与R2之间，使全站仪31能观察到该两中心点RO1和RO2。然后，在被测的辊轴A上固定一标杆32。标杆可以采用传统的标杆，在标杆32的自由端(即远离与辊轴固定的一端)上设置有反射标志，全站仪后续就是测量该反射标志的坐标值。

在完成这些架设和固定动作之后，即可以开始测量了。通常可以先测量第一中心线点RO1和第二中心线点RO2的坐标值。此时测得的坐标值是以全站仪31的架设位置为原点的坐标系中的坐标值。然后再测量被测辊轴A三个不同旋转位置时，标杆上的反射标志的空间坐标。

请参见图4，转动被测辊轴A，并在如图所示的三个点1#、2#、3#上测量辊轴A三个不同旋转位置时，标杆上的反射标志的坐标值。下表是这些点的坐标值的一个实际例子：

点名	X(米)	Y(米)	Z(米)
				RO1	-11.46072101593018	14.60798931121826	-.7516629099845886
RO2	-3.011924505233765	1.848585724830627	-.7318212389945984
				A辊1#	-11.8073205947876	14.68396282196045	-2.077099800109863
A辊2#	-11.8016242980957	13.50483131408691	-1.550116658210754
				A辊3#	-11.80383777618408	14.04945945739746	-2.079660177230835

当然，从全站仪获得的直接参数是距离Sa、水平角Ra和垂直角Va。通过上述的公式就可以转换成相应的坐标值。目前也有一些全站仪已能将这些公式转换包含在设备之中，根据用户的要求可以直接输出上述坐标值，而不再需要用户转换。

由于上述的坐标值是以全站仪31为原点O的坐标系中的，因此，还需要作一坐标的转换，转换到以辊轴系统的中心线为基准的设备坐标系统中。即转换到以中心线点RO1或RO2之一为原点，以中心线为X轴的坐标系中。坐标系的转换对于本领域的技术人员来说，属于公知技术，因此，在实施例中不再作详细的描述，下表是经过坐标转换后的数据值，新坐标是以中心线点RO1为原点，中心线为X轴：

点名	X(米)	Y(米)	Z(米)
				RO1	0	0	-1.568120241165161
RO2	0	1.1562271118164	-2.095862150192261
				A辊1#	0.0000915527344	1.1710433959961	-2.077099800109863
A辊2#	-0.00016021728516	-0.00810241699219	-1.550116658210754
				A辊3#	0.000373840332	0.5365295410156	-2.079660177230835

对于标杆的转动角度，三个测量点之间的角度值越大，则测量的精度越高。通常最好能大于等于30度，小于等于120度；最佳地，该角度值为90度。

在获得上述这些点在新坐标，即以中心线点之一为原点，以中心线为X轴的坐标系下的坐标值之后，就可以通过如下的公开运算获得该辊轴A的垂直度。

假设辊轴A的垂直度为A_垂直度。

先计算第二旋转位置测量点2#至第一旋转位置测量点1#的矢量线 和第二旋转位置测量点2#至第三旋转位置测量点3#的矢量线

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

然后计算

矢量线与 矢量线构成的平面的法线矢量线

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

最后通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

A_垂直度＝X_r/S_垂

根据上述公式，经运算可得本实施例的垂直度为0.44mm/M。

虽然仅描述了在一个辊轴系统中对其中一个辊轴的垂直度的测量方法，可以理解，对于系统中的其它辊轴可以采用同样的步骤进行测量。

上面实施例是以架设一台全站仪的情况下的测试方法。对于有些较大的辊轴系统，由于流水线的横向跨度大，通过一个测站的全站仪不能完全所在目标点的测量，这时需要先后或同时在不同位置架设多台全站仪。图5是一个在不同位置架设了三台全站仪的实施例，应当注意，虽然在本实施例中，以同时架设三台全站仪作为例子，但使用一台全站仪分三次架设测量也是一个可选的例子。

如图5所示，第一全站仪51架设在靠近第一中心线点RO1的附近；第二全站仪52架设在靠近被测辊轴A的附近；第三全站仪架53设在靠近第二中心点RO1的附近。然后，一个关键的步骤是在辊轴系统的外侧设置两个公共基准点XP和YP。该两公共基准点XP和YP位置的选取以该三台全站仪全部能够观察到为准。

然后由第一全站仪51测量第一中心点RO1和公共基准点XP和YP的坐标值，这些坐标值是在以第一全站仪51的位置为原点的坐标系中的；由第二全站仪52测量被测辊轴A三个不同旋转位置时，标杆上的反射标志的空间坐标，以及和公共基准点XP和YP的坐标值，这些坐标值是在以第二全站仪52的位置为原点的坐标系中的；由第三全站仪53测量第二中心点RO2和公共基准点XP和YP的坐标值，该坐标值是在以第三全站仪53的位置为原点的坐标系中的。

由于选用了三台全站仪，且三台全站仪选用的坐标系是不同的，因此，与图3实施例不同的是需要增加一个坐标系转换的步骤。即先分别把第一全站仪51测得的第一中心点的空间坐标转换成以两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；把第二全站仪52测得的第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；把第三全站仪53测得的第二中心点的空间坐标转换成以两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上。

在进行了上述的坐标转换到公共坐标系之后，再把这些坐标转换到以第一中心线点RO1或第二中心线点RO2之一为原点，以第一中心线点RO1与第二中心线点RO2之间的连线为X轴的坐标系的坐标值，即：将以两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上的第一中心点坐标、第二中心点坐标和第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点、第三旋转位置测量点的坐标转换成以第一中心线点或第二中心线点之一为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值。这样的转换完成之后，即可根据上述的方法计算了该辊轴的垂直度。

对于一些稍小一些的辊轴系统，可以采用两台全站仪，图6示出了使用两台全站仪的测试方法示意图。其测量方法基本上与上述相同，在此不再赘述。

Claims (9)

1、一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将全站仪架设于该两中心线点之间；

(2)将一标杆固定于被测辊轴上；

(3)通过该全站仪测量所述第一中心线点和所述第二中心线点的空间坐标，该空间坐标的原点为该全站仪的位置；

(4)转动所述被测辊轴，通过该全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该全站仪的位置；

(5)将上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(6)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中， 为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线； 为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z 1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中，

为所述 矢量线与所述 矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

2、如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述全站仪测量一点的坐标的方法包括如下步骤：

测量所述被测点到所述全站仪距离Sa；

测量所述被测点的垂直角Va；

测量所述被测点的水平角Ra；

通过如下的公式计算得到该被测点的坐标值：

A_x＝Sa×sinVa×sinRa；

A_y＝Sa×sinVa×cosRa；

A_z＝Sa×sinVa。

3、如权利要求1所述的测量方法，其特征在于所述被测辊轴在三个不同旋转位置之间的旋转角度大于等于30度，小于等于120度。

4、一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将两台全站仪架设于该两中心线点之间或者将一台全站仪分两次架设于该两中心线点之间，并使其中第一全站仪能观察到第一中心线点；第二全站仪能观察到第二中心线点和被测辊轴；

(2)在辊系外设置两个公共控制点，该两公共控制点位置的选取保证两所述全站仪都能观察到；

(3)将一标杆固定于被测辊轴上；

(4)通过该第一全站仪测量所述第一中心线点和所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第一全站仪的位置；

(5)通过该第二全站仪测量所述第二中心线点与所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第二全站仪的位置；

(6)转动所述被测辊轴，通过该第二全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该第二全站仪的位置；

(5)将通过所述第一全站仪测得的第一中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(6)将通过所述第二全站仪测得的第二中心点的空间坐标、上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(7)将以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上的所述第一中心点坐标、第二中心点坐标和上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点、第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点之一为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(8)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中，

为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线； 为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中，

为所述 矢量线与所述 矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

5、如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，所述全站仪测量一点的坐标的方法包括如下步骤：

测量所述被测点到所述全站仪距离Sa；

测量所述被测点的垂直角Va；

测量所述被测点的水平角Ra；

通过如下的公式计算得到该被测点的坐标值：

A_x＝Sa×sinVa×sinRa；

A_y＝Sa×sinVa×cosRa；

A_z＝Sa×sinYa。

6、如权利要求4所述的测量方法，其特征在于所述被测辊轴在三个不同旋转位置之间的旋转角度大于等于30度，小于等于120度。

7、一种辊系空间位置检测中的辊轴垂直度测度方法，所述辊系包括有第一中心线点和第二中心线点以及位于该两中心线点之间的辊轴，所述方法包括如下步骤：

(1)将三台全站仪架设于该两中心线点之间或者将一台全站仪分三次架设于该两中心线点之间，并使其中第一全站仪能观察到第一中心线点，第二全站仪能观察到被测辊轴，第三全站仪能观察到第二中心线点；

(2)在辊系外设置两个公共控制点，该两公共控制点位置的选取保证三个所述全站仪都能观察到；

(3)将一标杆固定于被测辊轴上；

(4)通过该第一全站仪测量所述第一中心线点和所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第一全站仪的位置；

(5)通过该第三全站仪测量所述第二中心线点与所述两公共控制点的空间坐标，该空间坐标的原点为该第三全站仪的位置；

(6)转动所述被测辊轴，通过该第三全站仪测量所述被测辊轴三个不同旋转位置时，所述标杆上的反射标志的空间坐标，分别定义为第一旋转位置测量点坐标、第二旋转位置测量点坐标和第三旋转位置测量点坐标，该空间坐标的原点为该第三全站仪的位置；

(5)将通过所述第一全站仪测得的第一中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(6)将通过所述第二全站仪测得的上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点和第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(7)将通过所述第三全站仪测得的第二中心点的空间坐标转换成以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上；

(8)将以所述两公共控制点之一为原点，以两公共控制点的连线为X轴的坐标系上的所述第一中心点坐标、第二中心点坐标和上述第一旋转位置测量点、第二旋转位置测量点、第三旋转位置测量点的坐标转换成以所述第一中心线点或第二中心线点之一为原点，以所述第一中心线点与第二中心线点之间的连线为X轴的坐标系的坐标值；其中A₁(X1，Y1，Z1)表示第一旋转位置测量点坐标；A₂(X2，Y2，Z2)表示第一旋转位置测量点坐标；A₃(X3，Y3，Z3)表示第一旋转位置测量点坐标；

(8)通过下列公式即可得到该被测辊轴的垂直度A_垂直度：

${\stackrel{\→}{r}}_{21}=\{(X2-X1)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y1)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z1)\stackrel{\→}{k}\}$

${\stackrel{\→}{r}}_{23}=\{(X2-X3)\stackrel{\→}{i},(Y2-Y3)\stackrel{\→}{j},(Z2-Z3)\stackrel{\→}{k}\}$

式中， 为所述第二旋转位置测量点至所述第一旋转位置测量点的矢量线；

为所述第二旋转位置测量点至所述第三旋转位置测量点的矢量线；

Xr＝(Y2-Y1)(Z2-Z3)-(Z2-Z1)(Y2-Y3)

Yr＝(Z2-Z1)(X2-X3)-(X2-X1)(Z2-Z3)

Zr＝(X2-X1)(Y2-Y3)-(Y2-Y1)(X2-X3)

上式中， 为所述 矢量线与所述

矢量线构成的平面的法线矢量线；

A_垂直度＝X_r/S_垂

8、如权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述全站仪测量一点的坐标的方法包括如下步骤：

测量所述被测点到所述全站仪距离Sa；

测量所述被测点的垂直角Va；

测量所述被测点的水平角Ra；

通过如下的公式计算得到该被测点的坐标值：

A_x＝Sa×sinVa×sinRa；

A_y＝Sa×sinVa×cosRa；

A_z＝Sa×sinVa。

9、如权利要求7所述的测量方法，其特征在于所述被测辊轴在三个不同旋转位置之间的旋转角度大于等于30度，小于等于120度。

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