Изобретение относится к области проведения измерений и определения отклонений от вертикальности установки конструкций различной протяженности, в частности при проведении строительно-монтажных работ.The invention relates to the field of measurements and determination of deviations from the verticality of the installation of structures of various lengths, in particular during construction and installation works.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2597958, МПК G01C 1/00, 2014 год «Способ определения величины и направления крена резервуара вертикального цилиндрического» (Середович В.А., Середович А.В., Иванов А.В., Ткачева Г.Н.). В заявленном способе определения величины и направления крена резервуара вертикального цилиндрического геодезическим методом осуществляют горизонтальную разбивку внешней поверхности вышеупомянутого резервуара на пояса, в фиксированных местах по боковой внешней поверхности. Закрепляют специальные марки, производят построение цифровой точечной трехмерной (3D) модели внешней поверхности резервуара путем сканирования внешней поверхности резервуара при помощи наземного лазерного сканера с линейной дискретностью шага сканирования в пределах от 0,5 до 4 см, не менее чем с четырех сканерных станций на расстоянии от 15 до 25 м от резервуара. Выполняют объединение сканов между собой. Сканирование и обработку, позволяющие определять и анализировать пространственное положение оси относительно вертикали каждого пояса резервуара, производят каждый раз для каждого пояса, путем вписывания оптимальных моделей цилиндров на различных уровнях резервуара, соответствующих высоте каждого пояса. Определяют значения частных кренов относительно вертикали для каждого пояса, причем центральная точка на оси вписываемых цилиндров является положением центра его масс и будет соответствовать фактическому положению оси резервуара на уровне каждого пояса, при этом за исходное значение отсчета частных кренов принимается положение и ось на уровне первого пояса, величину крена резервуара и его направление вычисляют на основе величин частных кренов на уровне последнего (верхнего) пояса. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности определения величины и направления крена резервуара. Недостатком способа является низкая оперативность измерений, что связано с необходимостью многократного сканирования поверхности резервуара и проведения последующих расчетов.Known invention protected by patent - analogue: Patent No. 2597958, IPC G01C 1/00, 2014 "Method for determining the magnitude and direction of the roll of a vertical cylindrical tank" (Seredovich VA, Seredovich AV, Ivanov AV, Tkacheva G.N.). In the claimed method for determining the magnitude and direction of the roll of a vertical cylindrical tank by a geodetic method, horizontal breakdown of the outer surface of the aforementioned reservoir into belts is carried out in fixed places along the lateral outer surface. Special grades are fixed, a digital point three-dimensional (3D) model of the external surface of the tank is built by scanning the external surface of the tank using a ground-based laser scanner with linear discreteness of the scanning step in the range from 0.5 to 4 cm, from at least four scanner stations at a distance from 15 to 25 m from the tank. Combine scans among themselves. Scanning and processing, allowing to determine and analyze the spatial position of the axis relative to the vertical of each tank belt, is performed each time for each belt, by entering the optimal cylinder models at different tank levels corresponding to the height of each belt. The values of the partial rolls relative to the vertical for each belt are determined, the central point on the axis of the inserted cylinders being the center of mass and will correspond to the actual position of the tank axis at the level of each belt, and the position and axis at the level of the first belt are taken as the initial value of the reference roll , the roll value of the tank and its direction are calculated based on the values of the private rolls at the level of the last (upper) belt. The technical result consists in increasing the accuracy and reliability of determining the magnitude and direction of the tank roll. The disadvantage of this method is the low measurement efficiency, which is associated with the need for multiple scanning of the surface of the tank and subsequent calculations.
Известно защищенное патентом изобретение - аналог: патент №2581722, МПК G01B 11/16, 2015 год «Способ определения величин деформаций стенки резервуара вертикального цилиндрического» (Середович В.А., Середович А.В., Иванов А.В., Ткачева Г.Н.). В заявленном способе определения величин деформаций стенки резервуара производят сканирование внешней поверхности резервуара при помощи наземного лазерного сканера. Определяют пространственные координаты по осям X, Y, Z точек отражения лазерного луча от поверхности резервуара в условной системе координат. Выполняют регистрацию сканов между собой, производят обработку данных результатов наземного лазерного сканирования с помощью программного обеспечения, производят обработку данных результатов наземного лазерного сканирования с помощью программного обеспечения, позволяющего выполнить привязку сканов к заданной системе координат. Передают полученную цифровую информацию в компьютерную программу, производят построение цифровой точечной трехмерной модели внешней поверхности стенки резервуара, далее выполняют развертывание полученной объединенной цифровой точечной трехмерной модели на плоскость, получают развертку в виде плоской точечной модели поверхности, в которой координата Z показывает удаление любой точки от вертикальной оси вышеупомянутого резервуара, а также взаимное отклонение от вертикали между точками, выполняют построение карты деформаций боковой поверхности стенки резервуара в виде изолиний, оценивают характер и величину деформаций стенки резервуара путем сравнения фактических значений деформаций стенки по оси Z с требованиями нормативных значений. Технический результат - повышение точности и достоверности определения величин деформаций стенки резервуара вертикального цилиндрического.Known invention protected by patent - analogue: Patent No. 2581722, IPC G01B 11/16, 2015 “Method for determining the strain of a wall of a vertical cylindrical tank” (Seredovich VA, Seredovich AV, Ivanov AV, Tkacheva G .N.). In the inventive method for determining the magnitude of the deformation of the wall of the tank, a scan of the outer surface of the tank using a ground-based laser scanner. The spatial coordinates are determined along the X, Y, Z axes of the points of reflection of the laser beam from the surface of the tank in a conditional coordinate system. The scans are registered among themselves, the data of the results of ground-based laser scanning are processed using software, the data of the results of ground-based laser scanning are processed using software that allows you to bind scans to a given coordinate system. The received digital information is transmitted to a computer program, a digital point three-dimensional model of the external surface of the tank wall is built, then the resulting combined digital point three-dimensional model is expanded onto a plane, and a scan is obtained in the form of a flat point surface model in which the Z coordinate indicates the removal of any point from the vertical the axis of the aforementioned tank, as well as the mutual deviation from the vertical between the points, perform the construction of a lateral deformation map the surface of the tank wall in the form of contours, evaluate the nature and magnitude of the deformation of the tank wall by comparing the actual values of the wall deformations along the Z axis with the requirements of standard values. The technical result is an increase in the accuracy and reliability of determining the magnitude of the deformation of the wall of a vertical cylindrical tank.
Известно защищенное патентом изобретение - прототип: патент №2550317, МПК G01B 11/30, 2014 год «Способ измерения отклонений от плосткостности» (Качанов В.В., Иванов В.В.). Способ включает установку на рабочую поверхность плиты измерительного устройства, содержащего излучающий прибор, в качестве которого используют ротационный лазерный нивелир, создающий вспомогательную видимую плоскость, образованную при вращении в горизонтальной плоскости лазерного луча нивелира, и принимающий прибор, в качестве которого используют приемник лазерного излучения с цифровой индикацией значений отклонений, предварительно однократно настроив принимающий прибор на эталонной горизонтальной плите, перемещая его в вертикальном направлении до совмещения нулевой метки на фотоприемнике со вспомогательной видимой плоскостью излучающего прибора, а отклонение рабочей поверхности плиты от плоскостности определяется расстоянием между вспомогательной видимой плоскостью и нулевой меткой на фотоприемнике принимающего прибора. Недостатком способа - прототипа является невозможность его использования для определения вертикальности установки протяженной конструкции.A patented invention is known as a prototype: patent No. 2550317, IPC G01B 11/30, 2014 "Method for measuring deviations from flatness" (Kachanov VV, Ivanov VV). The method includes installing on a plate working surface a measuring device containing a radiating device, which is used as a rotating laser level, creating an auxiliary visible plane formed by rotating the level laser beam in a horizontal plane, and a receiving device, which uses a digital laser receiver an indication of deviation values, having previously set up the receiving device once on a standard horizontal plate, moving it to the vertical flax direction until alignment of the zero mark at the photodetector with the supporting plane of the visible emitting device, and the deviation from the working surface of plate flatness defined by the distance between the reference plane and the visible zero mark on the photodetector of the receiving device. The disadvantage of the prototype method is the inability to use it to determine the verticality of the installation of an extended structure.
Целью предлагаемого изобретения является определение вертикальности протяженной конструкции.The aim of the invention is to determine the verticality of an extended structure.
Указанная цель достигается в заявляемом способе определения вертикальности протяженной конструкции, согласно которому на поверхности конструкции устанавливают источник и приемник лазерного излучения, вертикальность установки конструкции определяют по показаниям приемника лазерного излучения, причем источник и приемник лазерного излучения устанавливают в верхней части конструкции на минимальном расстоянии друг от друга и ориентируют вниз, в нижней части конструкции располагают зеркало, плавающее на поверхности жидкости, а вертикальность определяют по отраженному от зеркала лазерному излучению.This goal is achieved in the inventive method for determining the verticality of an extended structure, according to which the source and receiver of laser radiation are installed on the surface of the structure, the verticality of the installation of the structure is determined by the readings of the laser radiation receiver, and the laser source and receiver are installed in the upper part of the structure at a minimum distance from each other and orient down, in the lower part of the structure they have a mirror floating on the surface of the liquid, and a vertical lnost determined from the reflected laser light from the mirror.
Обоснование реализуемости заявляемого способа заключается в следующем. Зеркальную поверхность наносят на поверхность плоскопараллельной пластины, выполненной из материала с удельным весом менее удельного веса жидкости, в которую погружена пластина. В отсутствии краевых эффектов поверхность жидкости и, следовательно, поверхность нанесенного на пластину зеркального покрытия будут ортогональны вертикали к поверхности Земли в данной точке. В указанном случае непосредственной близости источника и приемника лазерного излучения отраженный от зеркала лазерный луч попадет в приемник только при условии его распространения вдоль вертикали. Источник и приемник лазерного излучения, также емкость с жидкостью располагаются в одной плоскости, проходящей через ось устанавливаемой вертикальной конструкции, на одинаковом расстоянии от этой оси. В изложенной ситуации попадание отраженного лазерного луча в приемник отвечает случаю вертикальности устанавливаемой протяженной конструкции.The rationale for the feasibility of the proposed method is as follows. The mirror surface is applied to the surface of a plane-parallel plate made of a material with a specific gravity less than the specific gravity of the liquid into which the plate is immersed. In the absence of edge effects, the surface of the liquid and, consequently, the surface of the mirror coating deposited on the plate will be orthogonal to the vertical to the surface of the Earth at a given point. In this case, the direct proximity of the source and receiver of laser radiation, the laser beam reflected from the mirror enters the receiver only if it propagates along the vertical. The source and receiver of laser radiation, as well as the container with the liquid, are located in the same plane passing through the axis of the installed vertical structure, at the same distance from this axis. In the described situation, the hit of the reflected laser beam in the receiver corresponds to the case of verticality of the installed extended structure.
Таким образом, техническая возможность реализации заявляемого способа определения вертикальности протяженной конструкции не вызывает сомнений.Thus, the technical feasibility of the proposed method for determining the verticality of an extended structure is not in doubt.