精密工程測量

精密工程測量

精密工程測量(precision engineering survey)是指以毫米級或更高精度進行的工程測量。重要的科學試驗和複雜的大型工程,例如高能加速器設備部件的安裝、衛星和飛彈發射軌道及精密機件傳送帶的鋪設等,都要進行精密工程測量。除常規的測量儀器和方法外,常需設計和製造一些專用的儀器和工具。計量、雷射、電子計算機、攝影測量、電子測量技術以及自動化技術等也已套用於精密工程測量工作中。精密工程測量技術包括精密地直線定線、測量角度(或方向)、測量距離、測量高差以及設定穩定的精密測量標誌。從測量方案設計、實地施測到成果處理和利用的各個階段中都要利用誤差理論進行分析。

基本信息

定義

根據工程測量學所知,工程測量主要包括精密工程測量與普通工程測量。精密工程測量的定義主要指的是研究抽象幾何實體的精密工程測量的理論、方法及技術和在地球空間中具體的幾何實體的精密工程測量描繪。在將來的現代測量工作中,其發展趨勢是精密測量高的工作。

種類

精度主要有絕對精度與相對精度兩大類,精度代表的範圍十分寬廣相對精度主要包括兩種:

一類是觀測量的精度和比值,比值越大,那么精度就越低,比如:變長的相對精度;

另一類是與基準相關的精度,它是相對於基準點來說的,而且必須在相同的基準點下測量。

而絕對精度又分為兩種:其中一種是相對於其真值的觀測量精度,這種精度的套用範圍更為廣泛,本文中所提及的精度都是指的這種精度。因為在精密工程中準確值很難被發現,一般情況下,用值或最來代替。但是運用這一絕對精度來進行測量工作也有不足之處,絕對精度與觀測大小緊密相關,例如長度觀測量。所以說,伴隨著我國技術水平的不斷提高,精密工程測量的精度也在不斷提高。精密工程測量的普遍定義為當用到一般的。普遍的測量儀器無法滿足工程隊進行測設和測量精度的要求時,所用到的方法來測量和儀器測量都叫精密工程測量。

測量技術

精密工程測量技術包括精密地直線定線、測量角度(或方向)、測量距離、測量高差以及設定穩定的精密測量標誌。從測量方案設計、實地施測到成果處理和利用的各個階段中都要利用誤差理論進行分析。

定線 

精密工程測量精密工程測量
通常用精密經緯儀進行,以其望遠鏡的視準面為基礎,從而測定目標點的橫向偏離值。要求高精確度時可用專用的準直望遠鏡。張緊的弦線也可用作基準線,並用讀數顯微鏡測量設備部件距離基準線的垂距。雷射束也可作為基準線,有時使雷射束經菲涅耳波帶板干涉形成光點或亮十字絲像,配合光電接收靶進行準直測量,如果雷射束在真空管道中傳輸,則波帶板準直法精度可以達準直長度的10-7 數量級。

測角 

角度(或方向)用經緯儀測量。觀測時要用適當的方法減少或避免望遠鏡調焦誤差及其他儀器誤差的影響,要選擇或創造良好的觀測條件以削弱外界因素的不良影響,要儘量減少儀器和目標偏心差的影響,必要時可在觀測成果上加入儀器豎軸傾斜改正數及測微器讀數的行差改正數。

測距 

較短距離的精密測量,主要用因瓦合金製成的線尺或帶尺,配備特製的對中設備和讀數顯微鏡進行。丈量時尺子的拉力要保持恆定,可採用空氣軸承的滑輪或刀口支承,要提高讀數的精度,可套用讀數顯微鏡或專門的精密機械測微裝置,使讀數誤差減少至微米級。用雷射干涉的方法測量距離,其誤差和波長為同一數量級。雙頻雷射干涉測長儀,可以測量長至50米左右的距離,其反光鏡要沿導軌移動,並可用以精確測定其他尺子的長度。較長的距離宜用精密的光電測距儀測量,測距達2.5公里,測距的相對精度可達10-8 。

測高 

測量高差通常用精密水準儀進行。當視線短至5~10米時,測量高差的精度可以達到 0.05毫米左右。用帶有機械測微裝置的精密水準器安裝設備時,測量相距不到 1.5米的兩點高差精度,可以達到0.01毫米左右。用精密的液體靜力水準儀測量高差的誤差可減少至幾個微米。套用電子技術判斷水準器氣泡居中的精度為0.5"。

標誌 

精密工程測量要在相應的標誌上進行。平面標誌應能使測量儀器在標誌上面精確就位。為此常採用某種強制對中裝置。例如球與圓柱孔配合的對中裝置,可使儀器在標誌上的對中誤差小於0.1毫米,精密研磨的軸與軸套匹配的裝置,可使對中誤差小於0.01毫米。在精密工程測量工作中,要求標誌與設備或設備基礎精確地、牢固地連線。一項工程要有若干個絕對位置非常穩定的平面和高程基準點,最好用基岩標誌作為基準點;在軟土地區可用深埋鋼管標誌作為高程基準點,用倒錘作為平面基準點。倒錘的標誌錨固在地表下幾十米深處,標誌上系一根柔性絲,用浮力把它向上拉緊。絲上任何一點的平面坐標與地下標誌的平面坐標完全一致。

在較大的施工場地上,通常先設定一系列精密控制點作為放樣的依據,以使繁多的部件精確安裝在設計位置上。高程控制一般採用水準網。平面控制網可以是測角網、邊角網、測邊網等。也可以布設三維網,同時測定各點的平面坐標和高程。控制網的形狀常受工程形狀所制約,例如線形工地上宜布設直伸形網,環形工地上宜布設環形網。精密工程控制網常有較多的多餘觀測,提供可靠的校核並提高測定待定點坐標和高程的精度(見工程控制測量)。

使用範圍

精度測量的使用範圍極為廣泛,工程變形監測和三維工業測量都屬於精度測量。在工業層面來說,精度可能在計量級,如在設備的安裝、檢測以及質量控制過程中用到的微米甚至納米;在工程控制網建立層面來說,精度可能在毫米級;在工程變形監測層面來說,精度可能在亞毫米級;在一般隧道等橫向貫穿的精度中,精度在厘米級。精密工程測量的特點為對可靠性要求很高。主要表現在測量標誌的穩定、觀測量間的互相檢測監控、嚴密的測量方法、測量儀器的鑑定檢核、嚴格的數據處理、精確的測量監督以及選擇最優的測量方案等。

發展趨勢

毫無疑問,現代精密測量技術是一種將電子、感測器、影像、光學、製造、計算機等技術融合為一體的綜合高端的精密測量技術。該項技術在各個學科領域都有涉獵,涉及面很廣,且技術的發展更是需要各學科的支撐。在目前的研究和製造過程中,測量儀器的發展特點有:集成化、智慧型化和精密化“三化”趨勢。在新技術發展的代表——三維測量技術(CMM)中,該項技術實現了所有三維複雜零部件的形狀、規格和位置所要用到的高準度測量。精密測量技術的實現為現代社會政治經濟技術的發展創造了有利條件,也為世界各國在納米測量技術等領域展開了深入的研究與廣泛的套用。

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們