FI94907B - Menetelmä optista säteilyä lähettävän ja vastaanottavan mittalaitteen asemoimiseksi säiliön vuorauksen kulumismittauksessa - Google Patents

Description

94907

Menetelmä optista säteilyä lähettävän ja vastaanottavan mittalaitteen asemoimiseksi säiliön vuorauksen kulumismit-tauksessa 5 Keksinnön kohteena on menetelmä optista säteilyä lähettävän ja vastaanottavan mittalaitteen asemoimiseksi säiliön vuorauksen kulumismittauksessa, jossa menetelmässä suoritetaan mittalaitteelle ja säiliölle muodostettujen koordinaatistojen välinen kiinnittyminen, jossa mittalait-10 teen ja säiliön koordinaatistot matemaattisesti yhdistetään mittaamalla erityisten kiinnit tyrni spi s teiden sijainti mittalaitteen koordinaatistossa.

Säiliöiden, esimerkiksi teräksenvalmistuksessa käytettävien konverttereiden tai senkkojen sisäpuoleisen vuo-15 rauksen kulumisen mittaus on erittäin tärkeää, jotta voitaisiin optimoida säiliön käyttöikä, ja jotta vuorauksen liiallinen kuluminen ei pääse aiheuttamaan tuotannollisia eikä työturvallisuuteen liittyviä riskejä. Konvertterin ku-lutusvuorauksia joudutaan uusimaan verrattain usein, sillä 20 konvertterin kulutusvuorauksen kestoaika vaihtelee viikosta, kahdesta yleensä korkeintaan muutamaan kuukauteen riippuen siitä, mitä konvertterilla sulatetaan, mistä aineesta konvertterin vuoraus on tehty ja luonnollisesti myös siitä montako sulatusta konvertterilla tehdään. Ta-' 25 pauksesta riippuen konvertteri voi kestää noin 100 - 5000 sulatusta.

Vuorauksen kuluneisuuden mittauksessa käytetään optisen säteilyn erityisesti lasersäteen kulkuajan mittaukseen tai vaihe-eron mittaukseen perustuvaa menetelmää, . 30 jossa lasersäde suunnataan konvertterin sisäpinnan vuo- • · raukseen, josta säde heijastuu takaisin mittalaitteelle. Lasersäteen kulkuajan mittaukseen perustuvassa menetelmäs- sä lasersäteen lähtöhetken ja paluuhetken välisen aikaeron perusteella voidaan laskea mittalaitteen ja mitattavan 35 vuorauksen kunkin mitatun pisteen välinen etäisyys mitta- • · « t 2 94907 laitteen koordinaatistossa. Mitatut pisteet määrittelevät vuorauksen kulumisprofiilin, joka voidaan tulostaa esimerkiksi näyttöpäätteelle, jolla käytössä olevasta konvertterista mitattua kulumisprofiilia voidaan graafisesti ja nu-5 meerisesti verrata säiliön sisäpinnan profiiliin, joka on mitattu mallinnusvaiheessa samasta säiliöstä ennen säiliön varsinaista käyttöönottoa, eli ennen ensimmäistä sulatusta.

Kolmiulotteisten kohteiden, esimerkiksi terästeol-10 lisuudessa käytettävien konverttereiden ja senkkojen tai muiden säiliöiden, vuorauksen kulumisen mittaaminen koske-tuksettomilla menetelmillä, kuten lasermittauksella, edellyttää mittalaitteen ja kohteen saamista samaan mittaus-koordinaatistoon. Tätä mittalaitteen ja kohteen koordinaa-15 tietojen yhdistämistä kutsutaan kiinnittymiseksi eli mittalaitteen asemoimiseksi suhteessa kohteeseen eli siis kyse on käytännössä mittalaitteen ja kohteen koordinaatistojen yhdistämisestä. Kiinnittymisessä käytetään vähintään kolmea kiinnittymispistettä, joihin mittalaitteen lasersä-20 de vuorollaan suunnataan ja joista mitataan kiinnittymis-pisteen koordinaatit mittalaitteen koordinaatistossa.

Vaikka säiliön läheisyydessä olisikin kiinteä tai puoli-kiinteä sijoituspaikka mittalaitteelle, niin joka tapauksessa kiinnittymisen suorittaminen joka vuorausmittauksel-25 le erikseen omana kiinnittymisenä on tarpeen, jotta ympäristöolosuhteiden muutos ja muut seikat eivät aiheuttaisi virhettä. Aina uudelleen tapahtuva kiinnittyminen on myös tarpeen kiinnittymisen onnistumisen arvioimiseksi.

Asemoinnissa eli kiinnittymisessä tavallisesti käy-30 tetty menettelytapa on suora kiinnittyminen, jossa mitattavaan kohteeseen kuten säiliöön on säiliön suuaukon läheisyyteen asennettu kiinteästi samassa paikassa pysyvät kiinnittymispisteet, joiden välityksellä kohteen ja mittalaitteen koordinaatistot voidaan matemaattisesti yhdistää.

35 Suorassa menetelmässä mitattava kohde ja mittalaite saa- • · 3 94907 daan samaan mittauskoordinaatistoon mittaamalla kiinnitty-mispisteet ja varsinaisesti mitattavat pisteet samalla mittauskerralla.

Sellaisessa erityistapauksessa, missä kohde on ri-5 pustettu kääntöakselin varaan, voidaan käyttää välillistä kulmamittauskiinnittymistä, jossa käytetään muualla kuin säiliössä olevia kiinnittymispisteitä. Kulmamittauslaite voidaan sijoittaa esimerkiksi säiliön kääntöakselille tai muualle säiliöön, mikäli kyseessä on ns. inklinometri. Ny-10 kyisin tunnettu kulmamittausta käyttävä kiinnittyminen on välillinen menetelmä, jota käytetään silloin, kun mitattavaan kohteeseen ei saada kiinnittymisen edellyttämiä hyvin näkyviä ja hyvin sijoituspaikaltaan muuten sopivia kiinnittymispisteitä. Kulmamittauskiinnittyminen on tehty 15 niin, että on käytetty kohteen ulkopuolisissa rakenteissa olevia kiinnittymispisteitä ja kulmamittauslaitteelta saatavaa kulma-arvoa, joiden avulla koordinaatistojen matemaattinen yhdistäminen on voitu tehdä. Kiinnittymispisteet on kiinnitetty esimerkiksi konvertterin läheisyyteen teh-20 dassalin runkorakenteisiin. Tunnetuissa menetelmissä kul mamittausta käytettäessä kulmamittauslaite kertoo mittalaitteelle, miten kohde eli säiliö on suhteessa tunnettuun ympäristöön.

Sekä suorassa kiinnittymisessä että myös välilli- • 4 • 25 sessä kulmamittauskiinnittymisessä kiinnittymispisteet ovat esimerkiksi pieniä teräslevyjä, joihin mittalaitteen lasersäde manuaalisesti esimerkiksi kiikarin tai muun apuvälineen avulla suunnataan. Näissä tunnetuissa menetelmissä on tavoitteena manuaalisesti suunnata lasersäde kiin-30 nittymispisteen keskikohtaan, jolloin kiinnittymisen on- -- nistuminen vaatii mittalaitteen käyttäjähenkilökunnalta useita erillisiä toimenpiteitä ennen kuin kaikki kiinnittymispisteet on saatu mitattua. Näiden tunnettujen menetelmien puutteena on kiinnittymistoimenpiteen automati-35 soinnin vaikeus ja toisaalta ihmisen tekemän suuntauksen • · 4 94907 sisältämät virhemahdollisuudet sekä kiinnittymispisteen keskikohdan arvioimisessa että varsinaisessa suuntauksessa .

Tämän keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uuden-5 tyyppinen menetelmä, joka välttää tunnettuihin ratkaisuihin liittyvät ongelmat.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että menetelmässä koordinaatistojen välisessä kiinnittymisessä käytettävät 10 kiinnittymispisteet käsittävät olennaisesti säännöllisen muodon, että kunkin kiinnittymispisteen sijainti mittalaitteen koordinaatistossa mitataan poikkeuttamalla optista säteilyä kahdessa toisiinsa nähden ristikkäisessä suunnassa yli kiinnittymispisteen, mittaamalla kiinnittymis-15 pisteestä heijastunutta optista säteilyä, määrittämällä mittalaitteelle heijastuneesta optisesta säteilystä kiinnittymispisteen ja lähetetyn optisen säteilyn ainakin kaksi kohtaamispistettä kummassakin poikkeutussuunnassa, ja laskemalla näiden ainakin neljän kohtaamispisteen perus-20 teella suuntauspiste, johon mittalaitteen lähettämä optinen säteily suunnataan kiinnittymispisteen koordinaattien määrittämiseksi mittalaitteen koordinaatistossa.

Keksinnön mukainen menetelmä perustuu siihen ajatukseen, että tavanomainen kiinnittymispiste on korvattu 25 säännöllisen muotoisella, edullisimmin ympyränmuotoisella rengasmaisella kiinnittymispisteellä, josta kahden eri suuntaisen lasersädepoikkeutuksen ja tarvittavien lasken-tatoimenpiteiden avulla saadaan määritettyä kiinnittymispisteen keskikohta, johon lasersäde suunnataan, jolloin . 30 kyseisestä keskipisteestä saadaan selville kiinnittymis - pisteen tarkat koordinaatit mittalaitteen koordinaatistos sa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan useita etuja, sillä uusi kiinnittyrnismenettely on helposti au-35 tomatisoitavissa. Säännöllisen muotoisen kiinnittymispis- ♦ · 5 94907 teen keskikohdan eli siis lasersäteen halutun suuntauspis-teen paikan määrittäminen perustuu laitteiston suorittamaan laskentaan eikä enää ihmisen suorittamaan silmämääräiseen arvioon. Keskipisteen paikan laskennallinen mää-5 rittely on mahdollista keksinnön mukaisen säännöllisen muotoisen edullisimmin ympyränmuotoisen kiinnittymispiste-renkaan ansiosta. Saadun laskentatiedon eli siis kiinnit-tymispisteen keskikohdasta saadun tiedon perusteella mittalaite itse suuntaa itsensä tähän keskipisteeseen tai 10 siitä edelleen laskennallisesti muokattuun muuhun suun-tauspisteeseen. Keksinnön mukainen menetelmä poistaa ihmisen aiheuttamia virhelähteitä ja parantaa näin kiinnitty-mismittauksen onnistumista ja parantaa näin varsinaisen vuorausmittauksen luotettavuutta tuottaen tällä tavoin 15 myös taloudellista säästöä säiliöiden vuorauksen käyttöiän optimoinnin muodostuessa tehokkaammaksi.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä mittalaitteistoa, 20 kuvio 2 esittää vuorausmittauksen kiinnittymisvai- hetta, kuvio 3 esittää vuorausmittausvaihetta kiinnittymisen jälkeen, kuvio 4 esittää vertailukaaviota kuluneesta säi-: 25 liöstä suhteessa kulumattomaan, kuvio 5 esittää kuvion 4 mukaista vertailukuvaa säiliön pituussuunnassa tarkasteltuna, kuvio 6 esittää kiinnittymispisteitä säiliön pohjassa, .30 kuvio 7 esittää kuvion mukaista kiinnittymisvaihet- ta kaaviomaisesti päältä, kuvio 8 esittää kiinnittymispiteiden mittauksessa mittalaitteen vastaanotindetektorille heijastunutta sätei-lyintensiteettiä, 35 kuvio 9 esittää rengasmaisen kiinnittymispisteen 6 94907 seinämärakenteen käsittämää retroheijastavaa pintaa.

Kuviossa 1 on esitetty mittalaitteiston A kokoonpano, joka käsittää optisen lähetinvastaanottimen 1, edullisimmin laserlähetinvastaanottimen, etäisyysmittauselektro-5 nilkan 2, jännitelähteen 3, ja ohjausyksikön 4, joka käsittää näyttöosan 4a, näppäimistöosan 4b ja levyaseman 4c. Laserlähetinvastaanotin 1 on kytketty etäisyysraittaus-elektroniikkaan 2 kaapelilla 5, joka itse asiassa käsittää kolme optista kuitua, joita yhdessä etäisyysmittauselekt-10 roniikan 2 kanssa käytetään laserpulssin kulkuajan mittauksen mahdollistamiseen. Kulkuajan mittauksen avulla varsinaisessa vuorauksen mittauksessa ja kiinnittymispis-teiden mittauksessa voidaan määrittää mittalaitteen ja mittalaitteen lähettämän lasersäteen osumapisteen välinen 15 etäisyys. Kiinnittymisen toteuttamiseksi tarvitaan ainakin kolme kiinnittymispistettä Pl, P2, P3, jotka on kuvioiden 2, 3, 6 ja 7 mukaisesti kiinnitetty itse kohteeseen eli nyt siis säiliöön 6. Kuvio 7 tosin esittää vaihtoehtoina myös toteutusmuodon, jossa kiinnittymispisteet PII, P12, 20 P13 on sijoitettu muualle kuin mitattavaan kohteeseen, esimerkiksi tehdasrakennuksen seinään 50.

Kuvio 2 esittää mittausmenetelmän kiinnittymisvai-hetta ja kuvio 3 esittää mittausmenetelmän varsinaista mittausvaihetta. Kuvioissa 2 ja 3 on esitetty mitattava t « * 25 kohde kuten esimerkiksi säiliö 6, joka käsittää pohjan 7, seinämän 8, suuaukon 9 ja vuorauksen 10, jonka kuluneisuutta halutaan mitata. Säiliö 6, kuten konvertteri, on ripustettu käsittämänsä kääntöakselin 11 varassa akselitu-keen 12, joka tukeutuu alempaan tukipintaan 13, joka käy-. 30 tännössä on tehdashallin alemman tason lattia. Itse mitta- laite A, josta kuvioissa 2 ja 3 esiintyy laserlähetinvastaanotin 1 ja sen tukena oleva alusta 14 on sijoitettu tehdashallissa ylemmällä tasolla sijaitsevalle ylemmälle tukipinnalle 15 kuten lattialle esimerkiksi kiskojen 100 35 tai muiden vastaavien rakenteiden päälle, jonka varassa 7 . 94907 alustaa 14 ja näin myös laserlähetinvastaanotinta 1 ja muuta laiteosia voidaan siirtää edullisimmin lineaarisella liikkeellä säiliön 6 suhteen kuvion 7 mukaisesti. Kuviossa 7 nuoli B esittää mittalaitteen A ja sen alustan 14 vaaka-5 suoraa liikesuuntaa. Vastaavasti kuviossa 2 nuoli C esittää mittalaitteen laserlähetinvastaanottimen pystysuoraa kallistusta, joka voidaan toteuttaa esimerkiksi kallistus-moottorilla 400, jolla saadaan suoritettua myös vaakasuuntainen kallistus.

10 Kuvioissa 2 ja 3 on myös esitetty myös mittalait teen koordinaatisto 16, jossa x-, y-, ja z-akselit. Vastaavasti kohteen eli säiliön 6 koordinaatisto 17 käsittää x-, y-, ja z-akselit. Kuvioista 2 ja 3 havaitaan, että säiliön eli mitattavan kohteen koordinaatisto 17 on las-15 kemiallisesti ajateltu sijoitettavaksi säiliön suuaukon 9 tasoon. Kuvioissa 2 ja 3 kohteen koordinaatiston 17 keskipiste on suuaukon 9 keskellä ja koordinaatiston 17 z-akse-li menee pitkin kohteen eli säiliön kuten konvertterin pituusakselia 18. Koordinaatistojen 16, 17 x-akselit ovat 20 vaakasuoria ja y-akselit pystysuoria. Kuvioissa 2 ja 3 on lisäksi esitetty säiliön kallistumista mittaava kulmamit-taiislaite 19, joka edullisimmin on sijoitettu säiliön 6 kääntöakselille 11. Kulmamittaustieto voidaan välittää mittalaitteelle kaapelilla, radioteitse tai siten, että 25 kulmamittauslaite 19 on yhdistetty näyttölaitteeseen, jossa mittalaitteen 1 käyttäjä poimii tiedot ja syöttää ne mittalaitteelle. Kulmamittauslaitetta 19 tarvitaan mikäli säiliötä 6 käännetään kiinnittymismittauksen ja vuorauksen 10 mittauksen välillä ja myös silloin kun kiinnittymispis-. , 30 teet (PH, P12, P13, kuvio 7) on sijoitettu muualle kuin säiliön yhteyteen, jolloin jälkimmäisessä tapauksessa on siis kyse välillisestä kiinnittymismittauksesta.

Erityisesti kuvioihin 2, 6, 7 ja 8 viitaten ase moinnissa eli kiinnittymisessä mittalaitteen ja säiliön 6 35 koordinaatistot 16, 17 matemaattisesti yhdistetään mittaa- • ·' 8 94907 maila erityisten kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 sijainti mittalaitteen 1 koordinaatistossa 16. Kiinnittymisessä käytettävät kiinnittymispisteet Pl, P2, P3 käsittävät säännöllisen muodon, edullisimmin olennaisesti ympyränmuo-5 toisen ja edullisimmin rengasmaisen muodon, mikä muoto on mittaustarkkuuden ja laskennallisten toimenpiteiden osalta paras. Kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 keskipisteitä esittää viitemerkinnät pl, p2 ja p3, joiden koordinaatit itse asiassa muodostavat kiinnittymispisteiden koordinaa-10 tit, joita ollaan mittaamassa. Seuraavaksi menettelyä selostetaan lähinnä ensimmäisen kiinnittymispisteen Pl osalta, sillä menettely on vastaava muillekin kiinnittymispis-teille P2, P3. Kiinnittymispisteen Pl sijainti mittalaitteen 1 koordinaatistossa 16 mitataan poikkeuttamalla op-15 tista säteilyä kahdessa toisiinsa nähden ristikkäisessä suunnassa yli rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl. Kuviossa 6 ensimmäistä poikkeutusta esittää lasersäteen osuma-pisteen muodostama viiva 20 ja toista poikkeutusta esittää lasersäteen osumapisteen muodostama viiva 21. Ensimmäinen 20 poikkeutus säteen kulkeman viivan 20 suunnassa (sama suunta kuin nuolella B) kohtaa rengasmaisen kiinnittymispisteen kohtaamispisteissä 20a ja 20b, jotka havaitaan mittalaitteen lähetinvastaanottimen 1 vastaanotindetektorin signaalissa kuviossa 8 intensiteettikohoumina 20c ja 20d, 25 joista intensiteettikohouma 20c siis on rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl seinämän vasemman reunan aiheuttama, ja intensiteettikohouma 20d siis on rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl seinämän oikean reunan aiheuttama, tietysti sillä edellytyksellä, että lasersädettä poikkeutetaan va- , . 30 semmalta oikealle. Vastaavasti toinen poikkeutus säteen 21

l · I

suunnassa (sama suunta kuin nuolella C) kohtaa rengasmaisen kiinnittymispisteen kohtaamispisteissä 21a ja 21b, jotka havaitaan mittalaitteen lähetinvastaanottimen 1 vastaanotindetektorin signaalissa kuviossa 8 intensiteettiko-35 houmina 21c ja 21d, joista intensiteettikohouma 21c siis > ·« 94907 on rengasmaisen kiinnittymispisteen P1 seinämän yläreunan aiheuttama, ja intensiteettikohouma 21d siis on rengasmaisen kiinnittymispisteen P1 seinämän alareunan aiheuttama, tietysti sillä edellytyksellä, että toisessa poikkeutuk-5 sessa lasersädettä poikkeutetaan ylhäältä alaspäin. Edellä esitetyn mukaisesti siis mitataan rengasmaisesta kiinnit-tymispisteestä Pl heijastunutta optista säteilyä, josta määritetään rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl ja lähetetyn optisen säteilyn 20, 21 ainakin kaksi kohtaamispistet-10 tä kummassakin poikkeutussuunnassa eli siis määritetään kohtaamispisteet 20a, 20b, 21a ja 21b. Näiden ainakin neljän kohtaamispisteen perusteella määritetään suuntauspis-te,- edullisimmin nimenomaan kiinnittymispisteen Pl keskipiste pl, johon mittalaitteen 1 lähettämä optinen säteily 15 poikkeutusten ja laskennan jälkeen suunnataan kiinnittymispisteen koordinaattien määrittämiseksi mittalaitteen koordinaatistossa. Edullisessa toteutusmuodossa kohtaamispisteiden 20a, 20b, 21a ja 21b avulla suuntauspisteeksi siis lasketaan rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl keski-20 kohta pl, jossa tapauksessa siis mittalaitteen lähettämä optinen säteily suunnataan tähän laskettuun keskikohtaan pl kiinnittymispisteen koordinaattien määrittämiseksi mittalaitteen koordinaatistossa, jolloin siis mittalaite A mittaa keskipisteeseen pl suunnatun lasersäteensä osuma-* 25 pisteen pl koordinaatit omassa mittalaitekoordinaatistos- saan 16. Suuntauspisteen, siis keskipisteen pl laskemiseen tarvittavissa laskentatoimenpa teissä hyväksikäytetään mittauslaitteiston A käsittämiä etäisyysmittauselektroniik-kaan 2 liitettyjä laskentavälineitä, jotka voivat muodos- . 30 tua esimerkiksi ohjausyksikön 4 käsittämästä laskentaoh- • ♦ jelmasta. Rengasmaisen kiinnittymispisteen Pl keskipisteen pl selville saaminen on helppoa, koska kiinnittymispisteen Pl ja ensimmäisen säteen kohtaamispisteiden 20a, 20b välinen keskiviiva 20e ja kiinnittymispisteen Pl ja toisen 35 säteen eli toisen poikkeutuksen kohtaamispisteiden 21a, 10 94907 21b välinen keskiviiva 21e ja leikkaavat toisensa olennaisesti ympyränmuotoisen kiinnittymispisteen P1 keskipisteessä pl. Tämä geometrinen riippuvuuslaskenta voidaan helposti toteuttaa ohjelmallisesti ohjausyksikön 4 avulla, 5 kuten jo aiemmin todettiin. Rengasmaiset ympyränmuotoiset kiinnittymispisteet PI, P2 ja P3 ovat ulkohalkaisijaltaan muutamia kymmeniä senttimetrejä seinämän vahvuuden ollessa muutamia senttimetrejä, esimerkiksi kolme senttimetriä kuvion 9 tapauksessa.

10 Kuvioiden mukaisesti optisen säteilyn poikkeutus- suunnat eli viivat 20, 21 kiinnittymispisteen yli ovat olennaisesti kohtisuorassa toisiaan vastaan, ja edullisimmin lisäksi siten, että optisen säteilyn poikkeutukset suoritetaan mittalaitteen koordinaatiston 16 kahden akse-15 Iin kanssa yhdensuuntaisina, jolloin siis esimerkiksi ensimmäinen poikkeutus eli säteen kulkema viiva on vaakasuora eli tason 15 suuntainen nuolen B suunnassa kuvioissa 7 ja 9. Toinen poikkeutus säteellä 21 on pystysuora kuvioiden 2 ja 8 nuolen C mukaisesti. Tällöin siis ensimmäinen 20 poikkeutettu säde 20 kulkee x-akselin kanssa yhdensuuntaisena suorana kiinnittymispisteen Pl yli ja toinen poikkeutettu säde 21 kulkee y-akselin kanssa yhdensuuntaisena suorana kiinnittymispisteen Pl yli. Tällainen toteutusmuoto poikkeutuksille on helpoimmin suoritettavissa ja se ' 25 lisäksi helpottaa suuntauspisteen eli käytännössä keski pisteen laskentaa. Vaakasuuntainen poikkeutus ja pystysuuntainen poikkeutus, yleisemmin ilmaistuna ensimmäinen poikkeutus ja toinen poikkeutus voidaan suorittaa esimerkiksi kallistusmoottorilla tai nostomoottorilla tai muulla - ; 30 laitteella 400, joka kallistaa sivuttaissuunnassa tai nos-

h I

taa/laskee lähetinvastaanotinta 1.

Mittalaitteen A, 1 alustan 14 liikettä esimerkiksi kiskoilla 100 voidaan hyväksikäyttää kiinnittymispisteiden karkeaan paikantamiseen ennen ensimmäistä poikkeutusta.

35 Tällöin siirtämällä vaunurakennetta mittalaitteen A, 1 X1 94907 esimerkiksi vaunumaisen alustan 14 alla olevan kiskoraken-teen 100 suunnassa saadaan mittalaite oikealle alueelle, josta ensimmäinen poikkeutus voidaan käynnistää.

Vaunumaisen alustan 14 ja kiskojen 100 käyttö ei 5 ole välttämätöntä, sillä mittalaite A voidaan sijoittaa myös tavallisen jalustan kuten esimerkiksi kolmijalan päälle.

Kuviossa 2 säteet 121 voidaan ymmärtää poikkeutettavina säteinä kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 yli ja 10 sieltä takaisin vastaanotindetektorille tai säteet 121 voidaan ymmärtää myös poikkeutusten ja keskipistelaskennan jälkeisinä säteinä keskipisteisiin pl, p2, p3 ja sieltä takaisin vastaanotindetektorille. On tietysti selvää, että tietyllä ajanhetkellä esiintyy vain yksi säteistä 121. Ku-15 viossa 3 säteet 122 esittävät kiinnittymismittauksen mittauksen jälkeistä todellista vuorauskulumismittausta.

Eräässä edullisessa toteutusmuodossa ennen ensimmäiseen poikkeutukseen (säde 20) nähden ristikkäistä toista poikkeutusta (säde 21) säteilyn todellinen tai kuvitel-20 tu osumakohta palautetaan ensimmäiseen poikkeutukseen vastakkaissuuntaisella liikkeellä rengasmaisen kiinnittymis-pisteen Pl sisäpuoliselle alueelle tai sisäpuolisen alueen projektion alueelle projektion ollessa toisen poikkeutuk-sen suuntainen. Tällöin säde on toista poikkeutusta (viiva • 25 21) varten valmiiksi siirretty sellaiselle alueelle, josta tehtävällä poikkeutuksella saadaan kaksi kohtaamispistettä 21a ja 21b toiselle poikkeutussäteelle 21 ja kiinnittymis-renkaalle Pl. Ensimmäisen poikkeutuksen kanssa vastakkaissuuntainen, mutta edelleen yhdensuuntainen palautusliike 30 on helppo toteuttaa kallistusmoottorin tai muun vastaavan * välineen 400 palautusliikkeellä. Edellä esitetystä ratkaisusta vielä hieman pidemmälle mennen voidaan esittää, että edullisessa toteutusmuodossa ennen ensimmäiseen poikkeu-tuKseen (viiva 20) nähden ristikkäistä toista poikkeutusta 35 (viiva 21) säteilyn todellinen tai kuviteltu osumapiste *·« 12 94907 palautetaan kohtaan, joka ainakin likimain vastaa ensimmäisessä poikkeutuksessa mitattujen kohtaamispisteiden 20a, 20b välistä keskikohtaa 300, koska tällöin menetelmä on laskennallisesti helpoin, koska toinen poikkeutus muo-5 dostaa ensimmäisen säteen kohtaamispisteiden 20a, 20b välisen keskiviivan 20e, joka suuntautuu kohti laskenta-menettelyn tavoitteena olevaa keskipistettä pl. Edellä esitetystä termistä kuvitteellinen osumapiste mainittakoon selvennyksenä, että tällä tarkoitetaan sitä, että mitta-10 laitetta voidaan siirtää tai kallistaa säde sammutettunakin, mikä ei kuitenkaan ole lainkaan tarpeellista.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä kohtaamispisteiden havainnointi ja heijastusmittaus muutoinkin suoritetaan etäisyysmittauksena tai heijastusintensiteettimit-15 tauksena. Mikäli kyseessä on etäisyysmittaus, niin tällöin menetelmässä käytettävät rengasmaiset kiinnittymispisteet Pl, P2, P3 on muodostettu sellaisiksi, että niiden etäisyys mittalaitteesta 1 selvästi poikkeaa kiinnittymispis-teiden ympäristön kuten esimerkiksi säiliön 6 pohjan 7 20 etäisyydestä mittalaitteeseen. Tällöin kuvion 8 intensi-teettikohoumat 20c, 20d tarkoittavat sitä, että kyseisessä kohdassa vastaanotindetektori mittalaitteessa 1 havaitsi kohtaamispisteissä 20a, 20b kiinnittymispisteen Pl reunat eli siis seinämän 150, joka oli lähempänä vastaanotinde-25 tektoria kuin muu alue säiliön 6 pohjasta 7.

Mikäli kyseessä on heijastusintensiteettiperiaat-teella toimiva mittaus, niin tällöin rengasmaiset kiinnittymispisteet Pl, P2, P3 on muodostettu heijastavuudeltaan sellaisiksi, että niiden heijastavuus selvästi poikkeaa 30 kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 ympäristön kuten esimer- * kiksi säiliön pohjan 7 heijastavuudesta. Tällöin kuviossa 8 intensiteettikohoumat 20c, 20d tarkoittavat sitä, että kyseisessä kohdassa vastaanotindetektori mittalaitteessa 1 havaitsi säiliön muuta pohjaa paremmin heijastavat reunat 35 kiinnittymispisteestä Pl. Erityisesti silloin kun on kyse • · · , «a ·. 4>iu lii*# 13 94907 heijastusintensiteettimittausperiaatteesta niin tällöin kuvion 9 mukaisesti kiinnittymispiste, käytännössä kiin-nittymispisteen P1 esimerkiksi kolme senttimetriä leveä seinämä 150 käsittää retroheijastavan pinnan 200, joka 5 heijastaa kiinnittymispisteestä tulleen säteilyn yhdensuuntaisena takaisin vastakkaiseen suuntaan eli siis suoraan takaisin mittalaitteelle 1. Tämä toteutustapa parantaa menetelmän mittaustarkkuutta ja intensiteettitasoja. Retroheijastavan pinnan asemesta voidaan käyttää sellaisia 10 kiinnittymispisteitä PI, P2, P3, joiden heijastavuus on valittu siten, että kiinnittymispisteiden tuottama heijas-tusintensiteetti selvästi poikkeaa kiinnittymispisteiden ympäristön tuottamasta heijastusintensiteetistä.

Edellä keksinnön mukaista kiinnittymistä on kuvattu 15 lähinnä vain ensimmäisen kiinnittymispisteen P1 osalta. On selvää, että menettely on vastaava myös muiden kiinnittymispisteiden P2 ja P3 kohdalla. Toisen kiinnittymispisteen P2, vastaavasti kolmannen kiinnittymispisteen P3 tapauksessa esiintyy ensimmäinen poikkeutuksen muodostama osuma-20 pisteen piirtämä lasersädeviiva 22, ja toisen poikkeutuksen muodostama osumapisteen piirtämä lasersädeviiva 23, vastaavasti viivat 24, 25, lisäksi esiintyy kohtaamispisteet 22a, 22b, 23a, 23b, vastaavasti 24a, 24b, 25a, 25b poikkeutetun säteen ja rengasmaisen kiinnittymispisteen 25 P2, vastaavasti P3 välillä. Kohtaamispisteet muodostavat mittalaitteen 1 vastaanotindetektorille kuvion 8 mukaiset intensiteettipoikkeamat, ja näiden perusteella voidaan helposti laskea kiinnittymispisteiden P2 ja P3 keskipisteet p2, p3, joihin vuorollaan lasersäde suunnataan ja 30 joissa säteen osumapisteen koordinaatit mitataan.

. : Eräässä edullisessa toteutusmuodossa toimitaan si ten, että suuntauspisteistä pl, p2, p3 mitattujen koordinaattien välisen välimatkan perusteella arvioidaan onnistuiko kiinnittyminen riittävän hyvin. Tällainen vertailu 35 on mahdollista, koska kiinnittymispisteitä alunperin säi- • «< 14 94907 liöön asennettaessa on mitattu mikä kiinnittymispisteiden välinen todellinen välimatka on. Mikäli kiinnittymismit-tauksella saatujen kiinnittymispisteiden koordinaattien ero poikkeaa liikaa esimerkiksi mittalaitteen muistiin 5 talletetusta todellisesta välimatkasta, niin tällöin laite synnyttää virheilmoituksen merkiksi siitä, että kiinnittyminen tulisi suorittaa uudestaan.

Esimerkiksi kuvioiden 2, 6 ja 7 mukaisesti kohteeseen eli säiliöön 6 kiinnitettyjen kiinnittymispisteiden 10 Pl, P2, P3 (keskipisteiden pl, p2, p3) koordinaattien mittaaminen mittalaitteen koordinaatistossa 16 suoritetaan edullisessa toteuti smuodossa kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti olennaisesti vastakkaisesta suunnasta kuin kiinnittymisen jälkeen suoritettava varsinaisen säiliön 6 sisäpinnan vuo-15 rauksen 10 mittaus. Tässä edullisessa toteutusmuodossa kiinnittyminen suoritetaan siten, että kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 (keskipisteiden pl, p2, p3) sijainti mittalaitteen koordinaatistossa 16 mitataan säiliön 6 pohjan 7 alueelta sinne sijoitettuja kiinnittymispisteitä Pl, P2, 20 P3 hyväksikäyttäen, minkä jälkeen säiliö 6 käännetään kääntöakselinsa 11 ympäri asentoon, jossa säiliön 6 suu-aukko 9 osoittaa mittalaitetta 1 kohti kuvion 3 mukaisesti. Kiinnittymisessä käytetään lisäksi hyväksi sinänsä tunnetulla säiliön 6 kallistuksen kulmamittauslaitteella “ 25 19 saatua kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 mittauksen ai kaisen kulmatiedon ax ja säiliön kääntämisen jälkeisen kul-matiedon a2 välistä kulmaeroa. Kiinnittymisvaiheessa tarvitaan keksinnön mukaisesti mitattujen kiinnittymispisteiden Pl, P2, P3 keskikohtien pl, p2, p3 keskipisteiden lasket-30 tujen koordinaattien lisäksi siis kulma-arvot ja lisäksi : tieto siitä, mikä on kääntöakselin 11 ja suuaukon 9 etäi syys (silloin kun on sovittu x-y-taso suuaukon tasolle). Säiliön 6 pohjalla 7 tarkoitetaan kuvioiden 2 ja 3 mukaisesti säiliön pohjaympyrää 7a, säiliön seinämä 8 takimmai-35 siä alueita tai säiliön seinämien takimmaisten alueiden ja • • ·' !| : Ht-t Hiin !'*-* #* i 15 94907 pohjaympyrän välistä esimerkiksi viistoa osaa säiliössä. Säiliön pohjan alueella 7 sijaitsevat kiinnittymispisteet Pl, P2, P3 ovat parhaiten suojassa, näkyvyys mittalaitteelle 1 on hyvä ja sijoitus laskennan kannalta paras mah-5 dollinen.

Kuvioon 7 viitaten eräässä edullisessa toteutusmuodossa kiinnittymispisteiden sijainti mittalaitteen 1 koordinaatistossa 16 mitataan muualle kuin säiliöön itseensä sijoitettuja rengasmaisia kiinnittymispisteitä PII, P12, 10 P13 hyväksikäyttäen. Kiinni ttymispisteet PII, P12, P13 on kiinnitetty esimerkiksi säiliön 6 läheisyyteen tehdassalin seinään 50 tai muualle. Kiinnittyminen rengasmaisiin kiinni ttymispisteisiin PII, P12, P13 (keskipisteisiin) tehdään vastaavasti kuten edellä, mutta laskennassa hyväksikäyte-15 tään keksinnön mukaisesti mitattujen keskipisteiden koor dinaattien lisäksi kulmamittauslaitteelta 19 saatavaa kulma-arvoa, ja tietoa kiinnittymispisteiden PII, P12, P13 sijainnista säiliöön, jolloin näiden tietojen avulla koordinaatistojen matemaattinen yhdistäminen voidaan tehdä.

20 Kuvioissa 4 ja 5 viiva 30 esittää uuden säiliön 6 sisäpinnan vuorauksen pintaa, joka on mitattu mallinnus-mittauksella, ja käyrä 10 esittää kuluneen vuorauksen pintaa, joka on saatu mittalaitteella 1 mittaamalla suuntaamalla lasersäde kuvion 3 mukaisesti säiliön suuaukon kaut-a·' 25 ta säiliön sisäpinnan vuoraukseen. Varsinaisessa vuorauk sen mittauksessa mitataan mittalaitteen koordinaatistossa 16 halutut mitattavat pisteet säiliön sisäpinnan vuorauksesta 10. Mitattua kulunutta vuorausta verrataan mallinnuksessa mitattuun kuvioiden 4 ja 5 esittämällä tavalla 30 esimerkiksi kuvion 1 näyttöpäätteen ruudulla 4a.

Menetelmää voidaan yleisemmin tarkastellen käyttää mitattavan kohteen ja mittalaitteen koordinaatistojen yhdistämiseen, joten mitattava kohde voi olla siis myös muu . kohde kuin säiliö, ja sovellusalueen ei välttämättä tar- 35 vitse olla vuorauksen tai muun pinnoitteen kulumisen mit- • • · 94907 Ιο taus, vaan kyseessä voi olla myös muu mittaus, jossa kuitenkin samalla tavalla esiintyy tarve mitattavan kohteen ja mittalaitteen koordinaatistojen yhdistämiseen.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten 5 oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut niihin, vaan sitä voidaan monin tavoin muunnella oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

> * t ♦ • · il i iiri ij» i ua

Claims (15)

1. Menetelmä optista säteilyä lähettävän ja vastaanottavan mittalaitteen asemoimiseksi säiliön vuorauksen 5 kulumismittauksessa, jossa menetelmässä suoritetaan mittalaitteelle (1) ja säiliölle (6) muodostettujen koordinaatistojen (16, 17) välinen kiinnittyminen, jossa mittalaitteen ja säiliön (6) koordinaatistot (16, 17) matemaattisesti yhdistetään mittaamalla erityisten kiinnittymispis-10 teiden (Pl, P2, P3) sijainti mittalaitteen (1) koordinaatistossa (16), tunnettu siitä, että menetelmässä koordinaatistojen välisessä kiinnittymisessä käytettävät kiinnittymispisteet käsittävät olennaisesti säännöllisen muodon, että kunkin kiinnittymispisteen (Pl, P2, P3) si-15 jainti mittalaitteen (l) koordinaatistossa (16) mitataan poikkeuttamalla optista säteilyä kahdessa toisiinsa nähden ristikkäisessä suunnassa yli kiinnittymispisteen (Pl) , mittaamalla kiinnittymispisteestä (Pl) heijastunutta optista säteilyä, määrittämällä mittalaitteelle heijastunee-20 sta optisesta säteilystä kiinnittymispisteen (Pl) ja lähetetyn optisen säteilyn ainakin kaksi kohtaamispistettä (20a, 20b, 21a, 21b) kummassakin poikkeutussuunnassa, ja laskemalla näiden ainakin neljän kohtaamispisteen (20a, . 20b, 2la, 21b) perusteella suuntauspiste (pl), johon mit- 25 talaitteen lähettämä optinen säteily suunnataan kiinnitty mispisteen (Pl) koordinaattien määrittämiseksi mittalaitteen (A, 1) koordinaatistossa (16).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävät . 30 kiinnittymispisteet (Pl, P2, P3) ovat muodoltaan olennai sesti ympyränmuotoisia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävät kiinnittymispisteet (Pl, P2, P3) ovat olennaisesti rengas- 35 maisia. • · 94907 18

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohtaamispisteiden avulla suuntauspisteeksi lasketaan kiinnittymispisteen keskikohta (pl), ja että mittalaitteen lähettämä optinen säteily 5 suunnataan tähän laskettuun keskikohtaan (pl) kiinnittymispisteen koordinaattien määrittämiseksi mittalaitteen koordinaatistossa (16).

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohtaamispis- 10 teiden havainnointi suoritetaan etäisyysmittauksena tai heij astusintensiteettimittauksena.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävät kiinnittymispisteet (Pl, P2, P3) käsittävät retroheijasta- 15 van pinnan (200).

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinnittymispisteiden (Pl, P2, P3) heijastavuus on valittu siten, että kiinnittymis-pisteiden tuottama heijastusintensiteetti selvästi poik- 20 keaa kiinnittymispisteiden ympäristön tuottamasta heijas- tusintensiteetistä.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettävien kiinnittymispisteiden (Pl, P2, P3) etäisyys mittalait- 25 teestä poikkeaa kiinnittymispisteiden ympäristön etäisyy destä mittalaitteeseen.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optisen säteilyn poikkeutus-suunnat kiinnittymispisteen (Pl) yli ovat olennaisesti 30 kohtisuorassa toisiaan vastaan.

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optisen säteilyn poikkeutuk-set suoritetaan mittalaitteen koordinaatiston (16) kahden akselin suunnassa yhdensuuntaisina.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, » « 19 94907 tunnettu siitä, että ennen ensimmäiseen poikkeu-tukseen nähden ristikkäistä toista poikkeutusta säteilyn todellinen tai kuviteltu osumakohta palautetaan ensimmäiseen poikkeutukseen vastakkaissuuntaisella liikkeellä 5 kiinnitymispisteen (P1) sisäpuoliselle alueelle tai sisäpuolisen alueen projektion alueelle, joka projektio on toisen poikkeutuksen suuntainen.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen ensimmäiseen poikkeu-10 tukseen nähden ristikkäistä toista poikkeutusta säteilyn todellinen tai kuviteltu osumakohta palautetaan kohtaan, joka ainakin likimain vastaa ensimmäisessä poikkeutuksessa mitattujen kohtaamispisteiden keskikohtaa (300).

* 13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan kään-töakselilla ja suuaukolla varustettua säiliötä ja mitataan kulmatietoa (αχ, a2) säiliön (6) kallistusasemasta, jolloin kiinnittyminen suoritetaan siten, että kiinnittymispistei-den (Pl, P2, P3) sijainti mittalaitteen (1) koordinaatis-20 tossa (16) mitataan säiliön (6) pohjan (7) alueelta sinne sijoitettuja kiinnittymispisteitä (Pl, P2, P3) hyväksikäyttäen, minkä jälkeen säiliö (6) käännetään kääntöakse-linsa (11) ympäri asentoon, jossa säiliön (6) suuaukko osoittaa (9) mittalaitetta (1) kohti, ja että kiinnitty-25 misessä käytetään lisäksi hyväksi sinänsä tunnetulla säiliön (6) kallistuksen kulmamittauksella saatua kiinnitty-mispisteiden (Pl, P2, P3) mittauksen aikaisen kulmatiedon (ax) ja säiliön kääntämisen jälkeisen kulmatiedon (a2) välistä kulmaeroa.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, t : tunnettu siitä, että kiinnittymispisteet (Pl, P2, P3) mitataan säiliön (6) pohjaympyrän (7a) alueelle pi-tuusakselikeskeisesti (18) sijoitetuista kiinnittymispis-teistä (Pl, P2, P3).

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 4·' 94907 20 tunnettu siitä, kiinnittymispisteiden (Pl, P2, P3) sijainti mittalaitteen (1) koordinaatistossa (16) mitataan muualle kuin säiliöön (6) itseensä sijoitettuja olennaisesti säännöllisen muotoisia kiinnittymispisteitä hyväksi-5 käyttäen. • · 94907 21