Способ установки объекта в проектное положение



Способ установки объекта в проектное положение
Способ установки объекта в проектное положение
Способ установки объекта в проектное положение
Способ установки объекта в проектное положение
Способ установки объекта в проектное положение
Способ установки объекта в проектное положение

 


Владельцы патента RU 2537516:

Общество с ограниченной ответственностью "Центр Морских Технологий "ШЕЛЬФ" (RU)

Изобретение относится к области измерения положения в пространстве различных неподвижных объектов. В указанном способе подготавливают монтажную площадку для установки объекта, создают 3D модель указанного объекта методом компьютерной графики и вводят ее теоретические координаты в электронный вычислитель (ЭВ), при этом теоретические координаты РОО (реперные оптические отражатели), размещенных на объекте, известны именно в той теоретической системе координат (3DK), в которой разработана 3D модель объекта. Далее на монтажную площадку в произвольном порядке стационарно устанавливают упомянутые оптические реперы, а затем в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат фактические координаты стационарно установленных оптических реперов и вводят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК (базовая система координат). Для совмещения теоретической 3DK и фактической систем координат объекта устанавливают направляющие оптические реперы, определяющих базовую систему координат монтируемого объекта, затем измеряют координаты упомянутых направляющих оптических реперов, далее в ЭВ на основании данных измерений производят пересчет координат любой точки на монтажной площадке, в координаты системы 3DK, измеряя фактические координаты РОО, и направляют данные о них в ЭВ, определяя отклонения положения монтируемого объекта от его проектного положения. Технический результат - упрощение процесса определения фактического положения объекта сложной формы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Заявляемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в области гражданского строительства, оффшорного строительства и судостроения, а также для измерения положения в пространстве различных неподвижных объектов.

Из уровня техники известен способ установки объекта в проектное положение при строительстве, описанный в ОСТ 5Р 9613-84 «Корпуса металлические надводных судов. Проверочные работы при изготовлении на построечном месте. Технические требования», согласно которому на построечном месте в соответствии с конструкторской документацией отмечают базовые линии, опираясь на которые, при помощи различных измерительных приспособлений, устанавливают на упомянутом построечном месте элементы конструкции (объекты).

Недостатками указанного известного способа являются значительная трудоемкость позиционирования монтируемого объекта, обусловленная его размерами и формой, а также недостаточная точность позиционирования, обусловленная применением традиционных аналоговых средств измерения, сложностью пересчета и большим промежутком времени между измерениями и получением конечных цифр, отражающих отклонение устанавливаемого объекта от его проектного положения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ определения взаимного положения объектов (см. патент Российской Федерации №2468383, МПК G01S 11/12 от 2011 г.), который принимается за прототип заявляемого изобретения. Согласно выбранному прототипу для определения взаимного положения объектов создают измерительную систему, включающую в себя не менее трех оптических реперов с фиксированными координатами, известными в произвольной системе координат, именуемой базовой системой координат (БСК); установленные на объекте и жестко с ним связанные реперные оптические отражатели (РОО) с известными теоретическими координатами, а также оптико-электронный измеритель углов и расстояний и электронный вычислитель (ЭВ), причем фиксированные координаты упомянутых оптических реперов и теоретические координаты реперных оптических отражателей (РОО) вводят в упомянутый электронный вычислитель (ЭВ). При этом комплект оптических реперов, в который входят не менее трех реперных оптических излучателей, установлен на одном объекте, а оптический измерительный комплект в виде оптико-электронного измерителя углов и расстояний и электронного вычислителя (ЭВ) установлен на другом объекте. С помощью измерительного комплекта определяют углы визирования каждого реперного оптического излучателя и разности между расстоянием до произвольно выбранного реперного оптического излучателя и расстояниями до остальных реперных оптических излучателей и по этим данным вычисляют параметры взаимного положения объектов.

Недостатками прототипа являются значительная сложность процесса и высокая стоимость измерительной системы, а также невозможность его использования для установки объекта в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением, например, в условиях одной сборочной площадки.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение процесса определения фактического положения объекта сложной формы и значительных размеров в сравнении с его теоретическим положением при уменьшении трудоемкости монтажа и снижении стоимости измерительной системы.

Указанный технический результат достигается в способе установки объекта в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением, согласно которому создают измерительную систему, включающую в себя не менее трех оптических реперов с фиксированными координатами, известными в произвольной системе координат, именуемой базовой системой координат (БСК); установленные на объекте и жестко с ним связанные реперные оптические отражатели (РОО) с известными теоретическими координатами, а также оптико-электронный измеритель углов и расстояний и электронный вычислитель (ЭВ), причем фиксированные координаты упомянутых оптических реперов и теоретические координаты реперных оптических отражателей (РОО) вводят в упомянутый электронный вычислитель (ЭВ), тем, что предварительно подготавливают монтажную площадку для установки объекта, создают 3D модель упомянутого объекта методом компьютерной графики и вводят ее теоретические координаты в ЭВ, при этом теоретические координаты РОО, размещенных на объекте, известны именно в той теоретической системе координат (3DK), в которой разработана 3D модель объекта, после чего на монтажную площадку в произвольном порядке стационарно устанавливают упомянутые оптические реперы, а затем в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат, связанной с ЭТ, фактические координаты стационарно установленных упомянутых оптических реперов и вводят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК, после чего для совмещения теоретической 3DK и фактической систем координат объекта на монтажной площадке устанавливают направляющие оптические реперы, которые располагают в характерных точках, определяющих базовую систему координат монтируемого объекта, затем, не меняя пространственного положения ЭТ, производят измерения координат упомянутых направляющих оптических реперов, после чего в вычислителе ЭВ на основании данных измерений производят пересчет координат любой точки на монтажной площадке, в любой произвольной системе координат, связанной с ЭТ, в координаты системы 3DK, затем посредством ЭТ замеряют фактические координаты РОО и направляют данные о них в вычислитель ЭВ, где известно их точное проектное положение в системе координат 3DK, тем самым определяют отклонения положения монтируемого объекта от его проектного положения в режиме реального времени, после чего по определенным значениям корректируют фактическое положение объекта посредством грузоподъемных или иных технических средств.

Указанный технический результат достигается также тем, что, после того, как в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат, связанной с ЭТ, координаты стационарно установленных упомянутых оптических реперов и вносят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК, упомянутый ЭТ демонтируют с монтажной площадки и через некоторый интервал времени, определяемый технологическими или иными причинами, упомянутый ЭТ вновь выносят и устанавливают на монтажной площадке в произвольной точке, затем дальнейший процесс установки объекта в проектное положение производится соответственно приведенному в п.1 формулы.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами.

На фигуре 1 изображена монтажная площадка с установленным на ней объектом и основными элементами измерительной системы;

на фиг.2 - 3D модель объекта в теоретической (3DK) системе координат;

на фиг.3 - объект в базовой системе координат;

на фиг.4 - схема определения координат фактического местоположения точки на объекте в данный момент времени.

Для установки объекта 1 в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением создают измерительную систему, включающую в себя размещенные на предварительно подготовленной монтажной площадке 2 не менее трех оптических реперов 3, (которые представляют собой световозвращающие элементы с обозначенным центром) с фиксированными координатами, известными в произвольной системе координат 4, именуемой базовой системой координат БСК; установленные на объекте 1 и жестко с ним связанные реперные оптические отражатели РОО 5 с известными теоретическими координатами 3DK, а также оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра ЭТ 6 и электронный вычислитель ЭВ 7, причем фиксированные в системе 4 БСК координаты упомянутых оптических реперов 3 и теоретические 3DK координаты РОО 5 введены в упомянутый ЭВ 7. Для совмещения теоретической 8 системы координат 3DK, в которой расположена 3D модель 9 монтируемого объекта 1, и фактической 10 системы координат объекта 1 измерительная система дополнительно снабжена направляющими оптическими реперами 11, устанавливаемыми на монтажной площадке 2 в характерных точках на осевой базовой линии 12, определяющей систему координат монтируемого объекта 1.

Заявляемый способ установки объекта в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением осуществляется следующим образом.

Перед началом строительства предварительно подготавливают монтажную площадку 2, затем в произвольном порядке, определяемом лишь характером строящегося сооружения - монтируемого (устанавливаемого) объекта 1, например, секции судна, стационарно устанавливают оптические реперы 3. После этого посредством ЭТ 6, который устанавливают в любой удобной точке монтажной площадки 2, фиксируют координаты реперов 3 в системе 4 координат БСК и вносят их в память электронного вычислителя ЭВ 7. Также предварительно посредством любого компьютера (не показан) создают 3D модель 9 монтируемого объекта 1 с установленными и обозначенными на ней РОО 5, имеющими теоретические координаты в системе 8 координат 3DK, в которой разработана 3D модель 9 объекта 1. Вводят эту 3D модель 9 в ЭВ 6, после чего на монтажную площадку 2 в произвольном порядке снова стационарно устанавливают оптические реперы 3. Для совмещения теоретической (3DK) 8 и фактической 10 систем координат объекта 1, на монтажной площадке устанавливают направляющие оптические реперы 11, которые располагают в характерных точках A и B, определяющих базовую систему 4 координат БСК монтируемого объекта 1. Затем, не меняя пространственного положения ЭТ 6, производят измерения координат упомянутых направляющих оптических реперов 11, после чего в вычислителе ЭВ 7 на основании данных измерений производят пересчет координат любой точки на монтажной площадке 2, в любой произвольной фактической 10 системе координат, связанной с ЭТ 6, в координаты системы 8 3DK, затем посредством ЭТ6 замеряют фактические координаты РОО 5 и направляют данные о них в вычислитель ЭВ 7, где известно их точное проектное положение в системе 8 координат 3DK

Далее следует пояснение изображенного на фиг.3 и фиг.4.

Имеется базовая система 4 координат БСК. На монтажной площадке 2 мы определяем осевую базовую линию 12 будущего объекта (например, корпуса судна, состоящего из секций 1). В точки А и В мы помещаем направляющие реперы 11, и из какой-либо фактической системы координат посредством ЭТ 6 определяем координаты точек A и B. При этом координаты точек A и B в базовой 4 системе БСК известны и равны x1A, x2A, x3A, x1B, x2B, x3B.

Фактическая система координат, которую мы будем строить, обозначена позицией 10.

Направим орт (единичный вектор) системы 10 по оси AB. Тогда для проекций на оси , , системы 4 БСК можно записать:

Проведем плоскость через оси и .

Ось всегда направлена строго вертикально. Ось построим как лежащую в этой плоскости перпендикулярно к оси . Ось будем строить как нормаль к этой плоскости, причем , , должны образовывать правую тройку векторов.

,

Для проекций вектора на оси базовой системы 4 БСК можно записать:

Для проекций вектора на оси базовой системы 4 БСК можно записать:

Таким образом, имеются проекции всех векторов , , , , , друг на друга.

Примем координаты точки A (фиг.4) в базовой системе координат 4 БСК за начало координат в фактической системе 10.

Тогда координаты точки M в фактической системе 10 - , , выражаются через координаты точки M в базовой системе 4 -xM1, xM2, xM3 следующим образом:

Если нам в процессе работы потребуется передвинуть систему координат 10 с параллельным переносом осей, то координаты точки М во вновь полученной системе 10/// будут составлять:

где c1, c2, c3 - величины сдвига по координатам в фактической системе.

Таким образом определяют отклонения положения монтируемого объекта 1 от его проектного положения в режиме реального времени, после чего но определенным значениям корректируют фактическое положение объекта 1 посредством грузоподъемных или иных технических средств (не показаны).

Процесс измерения и корректировки может повторяться до получения удовлетворительной точности монтажа.

Для объектов, имеющих плоскую форму (например, днищевая секция баржи - не показано), удобно строить систему координат объекта, которая задается плоскостью, а вернее, тремя точками, которые задают плоскость.

Согласно п.2 формулы заявленного способа после того, как в произвольную точку монтажной площадки 2 устанавливают ЭТ 6, измеряют в произвольно ориентированной системе координат, связанной с ЭТ 6, координаты стационарно установленных оптических реперов 3 и вносят эти координаты в ЭВ 7, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов 3 в БСК, ЭТ демонтируют с монтажной площадки 2. Через некоторый интервал времени, определяемый технологическими или иными причинами, ЭТ 6 вновь выносят и устанавливают на монтажной площадке 2 в совершенно произвольной точке, затем дальнейший процесс установки объекта 1 в проектное положение производится в соответствии с описанным выше в п.1 формулы изобретения.

Заявляемый способ установки объекта в проектное положение может применяться для установки в проектное положение одновременно или постепенно нескольких объектов (например, секций корпуса судна), которые нужно объединить в одно целое.

Технико-экономическим преимуществом заявляемого изобретения является упрощение процесса установки объекта сложной формы и значительных размеров при его монтаже путем определения фактического положения объекта в сравнении с его теоретическим положением в режиме реального времени при уменьшении трудоемкости и стоимости измерительной системы.

1. Способ установки объекта в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением, согласно которому создают измерительную систему, включающую в себя не менее трех оптических реперов с фиксированными координатами, известными в произвольной системе координат, именуемой базовой системой координат (БСК); установленные на объекте и жестко с ним связанные реперные оптические отражатели (РОО) с известными теоретическими координатами, а также оптико-электронный измеритель углов и расстояний и электронный вычислитель (ЭВ), причем фиксированные координаты упомянутых оптических реперов и теоретические координаты реперных оптических отражателей (РОО) вводят в упомянутый электронный вычислитель (ЭВ), отличающийся тем, что предварительно подготавливают монтажную площадку для установки объекта, создают 3D модель указанного объекта методом компьютерной графики и вводят ее теоретические координаты в ЭВ, при этом теоретические координаты РОО, размещенных на объекте, известны именно в той теоретической системе координат (3DK), в которой разработана 3D модель объекта, после чего на монтажную площадку в произвольном порядке стационарно устанавливают упомянутые оптические реперы, а затем в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат, связанной с ЭТ, фактические координаты стационарно установленных упомянутых оптических реперов и вводят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК, после чего для совмещения теоретической 3DK и фактической систем координат объекта, на монтажной площадке устанавливают направляющие оптические реперы, которые располагают в характерных точках, определяющих базовую систему координат монтируемого объекта, затем, не меняя пространственного положения ЭТ, производят измерения координат упомянутых направляющих оптических реперов, после чего в вычислителе ЭВ па основании данных измерении производят пересчет координат любой точки на монтажной площадке, в любой произвольной системе координат, связанной с ЭТ, в координаты системы 3DK, затем посредством ЭТ замеряют фактические координаты РОО и направляют данные о них в вычислитель ЭВ, где известно их точное проектное положение в системе координат 3DK, тем самым определяют отклонения положения монтируемого объекта от его проектного положения в режиме реального времени, после чего по определенным значениям корректируют фактическое положение объекта посредством грузоподъемных или иных технических средств.

2. Способ установки объекта в проектное положение путем сравнения его фактического положения с заданным теоретическим положением по п.1, отличающийся тем, что после того, как в произвольную точку монтажной площадки устанавливают оптико-электронный измеритель углов и расстояний в виде электронного тахеометра (ЭТ), измеряют в произвольно ориентированной системе координат, связанной с ЭТ, координаты стационарно установленных упомянутых оптических реперов и вносят эти координаты в вычислитель ЭВ, в котором уже содержатся координаты этих оптических реперов в БСК, упомянутый ЭТ демонтируют с монтажной площадки и через некоторый интервал времени, определяемый технологическими или иными причинами, упомянутый ЭТ вновь выносят и устанавливают на монтажной площадке в произвольной точке, затем дальнейший процесс установки объекта в проектное положение производится соответственно приведенному в п.1 формулы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бесконтактным пассивным методам обнаружения и локализации металлических объектов в инфракрасном (ИК) излучении, а именно к локализации металлических тел в форме прямоугольного параллелепипеда путем регистрации излучаемого ими теплового ИК-излучения, и может найти применение в системах спецтехники, предназначенных для обнаружения и установления точного местонахождения и расположения металлических предметов в непрозрачной для видимого света среде или упаковке, в системах поточного контроля служб безопасности, в контрольно-измерительной технике, в линиях связи и устройствах обработки информации на основе металлодиэлектрических планарных структур.

Изобретение может быть использовано для контроля крупногабаритных изделий, отладки и контроля стабильности и точности технологических процессов механической обработки, для определения отклонений формы и расположения деталей машин в полевых условиях.

Изобретение относится к оптическим методам контроля и слежения за смещением координат контрольных точек удаленных объектов. Согласно способу оптический канал наблюдения реализуют в виде последовательно расположенных по оптической оси узла точечного источника, установленного на контрольной точке подвижной системы координат, длиннофокусного объектива и цифровой видеокамеры, которую подключают к персональному компьютеру.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к профилометрии, топографии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптических устройствах измерения расстояний, отклонений и смещений, исчисляемых в линейных единицах.

Изобретение относится к области оценки качества лубоволокнистых материалов, а именно к устройствам для определения длины стеблей лубяных культур. .

Изобретение относится к обнаружению объектов. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для определения отклонений от плоскостности и горизонтальности поверхности площадок, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автомобильной промышленности для определения отклонений от плоскостности и горизонтальности поверхности площадок, предназначенных для проверки технического состояния автотранспортных средств.

Изобретение относится к области выращивания кристаллов. Расходящийся зондирующий лазерный световой пучок направляют на поверхность расплава под углом к вертикальной оси. Полученная узкая световая полоса ориентирована вдоль радиуса тигля. Затем определяют положение отраженного от расплава светового пучка с помощью двумерного фотоприемного устройства и оптической системы. При отсутствии вращения расплава отраженный пучок попадает на периферийную часть оптической системы, а при увеличении отклоняется к противоположной периферийной части. Плоскость фоторегистрации фотоприемного устройства оптически сопрягают с плоскостью, проходящей через ось зондирующего пучка и световую полосу на поверхности расплава. В плоскости двумерного фотоприемника формируют изображение фрагмента световой полосы, смещаемого в ортогональном к ней направлении при изменении уровня расплава, измеряемого по этому смещению. С увеличением скорости вращения расплава в плоскости двумерного фотоприемного устройства формируют следующий фрагмент световой полосы, расположенный ближе к периферии тигля. По величине смещения этого фрагмента вдоль световой полосы определяют угловую скорость вращения расплава. Изобретение может применяться в любой ростовой установке. 1 ил.

Изобретение относится к технике оптико-электронных систем и, в частности, к оптическим сенсорным панелям. Устройство измерения координат содержит первый и второй излучатели, фотоприемник, оптически сопряженный с ними и охватывающий часть периметра сенсорной поверхности и специализированный вычислитель, выходы которого подключены к первому и второму излучателям, а вход подключен к выходу фотоприемника. Причем устройство измерения координат дополнительно содержит третий излучатель, оптически сопряженный с фотоприемником, при этом фотоприемник выполнен в виде двух линейных наборов пикселей - верхнего и нижнего, причем первый и второй излучатели находятся в плоскости расположения верхнего набора, а третий - в плоскости расположения нижнего набора пикселей. Специализированный вычислитель, входящий в состав устройства, осуществляет поочередное включение каждого излучателя, ввод значений освещенности пикселей и измерение промежутка времени между затенением верхнего и нижнего наборов пикселей. По этим данным специализированный вычислитель определяет координаты и скорость пальца или стилуса, коснувшегося сенсорной панели. Технический результат - расширение функциональных возможностей, а именно в дополнение к координатам кончика пальца или стикера, определение и его скорости. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к дистанционному определению пространственной ориентации объекта. В способе определения пространственной ориентации объекта с помощью оптико-электронной системы уголковый отражатель жестко закрепляют на объекте, его входную грань освещают световым лучом вдоль линии визирования. При этом отраженный световой луч с помощью объектива ОЭС проецируют на фоточувствительный слой МФПУ для формирования изображения уголкового отражателя, по которому определяют пространственную ориентацию объекта в виде углов последовательного разворота уголкового отражателя относительно трех взаимно перпендикулярных осей. Кроме того, входную грань уголкового отражателя освещают световым лучом, проходящим через ограничивающую пропускание входной грани диафрагму, периметр которой не переходит в себя при развороте на угол 180°, отраженный световой луч с помощью объектива ОЭС проецируют на фоточувствительный слой МФПУ полностью, а пространственную ориентацию объекта определяют по форме периметра изображения уголкового отражателя. Технический результат - расширение функциональных возможностей определения пространственной ориентации объектов, расположенных в широком диапазоне расстояний. 5 ил.

Устройство относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических размеров профильных объектов. Устройство состоит из телекамеры 2, закрепленной на платформе 1, вращаемой в горизонтальной (угол α) и вертикальной (угол β) плоскостях. На поверхности платформы установлен лазерный дальномер 3, оптическая ось которого параллельна оптической оси камеры, датчик азимутальных углов 4, формирующий сигналы, пропорциональные углам α и β. Вращение платформы задается вручную специальным микрометрическим механизмом, который не показан. Выходы телекамеры, дальномера и датчика угла соединены с входом устройства обработки 5, соединенным с видеоконтрольным устройством 6. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и процедуры измерений при сохранении точности. 2 ил.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и сортировки листового проката и других подобных изделий. В заявленном способе противоположные стороны проката зондируют набором световых лучей с известным пространственным распределением интенсивности. В результате сечения этих лучей поверхностью проката формируются облака освещенных точек на противоположных поверхностях проката. Оптические системы регистрируют рассеянное поверхностью проката излучение в виде двухмерных проективных распределений облаков освещенных точек. Причем пространственное распределение интенсивности наборов световых лучей выбирают таким образом, чтобы проективные распределения облаков освещенных точек в плоскости изображений оптических систем характеризовались целевыми параметрами, устойчивыми к локальным искажениям облаков освещенных точек и зависящими от положения проката в пространстве и его наклона. В процессе измерения проката вычисляют целевые параметры проективных распределений облаков освещенных точек. Определяют толщину проката с помощью взаимно-однозначного соответствия между целевыми параметрами проективных распределений облаков освещенных точек, геометрическим положением измеряемого проката в пространстве и его толщиной, полученного в результате калибровки. Технический результат - повышение точности определения толщины изделия при измерениях горячего проката при наличии высоких градиентов температуры воздушных масс в области распространения оптических сигналов. 7 ил.
Наверх