[发明专利]辊系水平度及垂直度检测工艺

权利要求书

1.辊系水平度及垂直度检测工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

(一)首先解决辊系中心线点不通视问题

(1)在生产线一侧选取四个互相通视的点P1、P2、P3、P4。这四个点与中心点C1、C2的位置要求如下：使P1、P2、C1和P3、P4、C2分别构成相互通视的三角形，以便观测三角形内角及所有角度；

(2)使用高精度全站仪对所有角度进行观测，并精确测定出P1、P4两点之间的水平距离L后，再以P1为坐标原点，P1、P2连线为X轴，P1、P2连线绕P1点逆时针旋转90°为Y轴，从而建立平面直角坐标系并计算得出P1与P2的坐标；

(3)通过平差计算法对建立后的平面直角坐标系进行误差计算，并计算出P3,P4及C1、C2的坐标；

(4)通过上述步骤使得所有点的坐标均建立在了假定的坐标系中，将该坐标系进行平移及旋转等多方式变换，使其转变为以C1为坐标原点，C1、C2连线为X轴的平面直角坐标，后续的检测都在该坐标系中进行测量、计算。

(二)利用全站仪测得辊轴端面三点坐标，利用三点共面原理计算辊轴的法向量、垂直度及水平度。

(1)首先在便于观测摆杆反射片及P1、P2、P3、P4的位置架设全站仪，观测P1，P2，P3，P4，通过全站仪计算得到测站点坐标，其计算公式为：

(2)在辊轴端部固定一个头部贴有反射片的摆杆，使该摆杆与辊道能同步旋转，并必须保持辊道旋转过程中摆杆稳固不动，测量多个旋转位置的反射片中心的坐标，利用测量所得坐标进行平面拟合计算从而得出法向量，该平面拟合计算方法为：

正常当辊轴旋转时T1..Tn坐标点应该形成一个垂直于辊道的平面，并且这些点应该以辊道轴心为圆心，摆杆长度为半径的圆。

该空间平面一般方程可表示为：AX+BY+CZ+1＝0

其中X,Y,Z代表空间点坐标。转换成多点对应的矩阵形式为：

经过矩阵逆变换求解可得：

求解系数A,B,C,即可得出空间平面方程，其中向量(A,B,C)即为平面的法向量。该法向量即为辊轴的轴线与生产中心线C1、C2连线的空间相关量；

(3)辊轴的垂直度及水平度计算公式为：

垂直调整度

水平调整度

(三)针对计算所获得的法向量、垂直度及水平度进行精确度评估。

2.根据权利要求1所述的辊系水平度及垂直度检测工艺，其特征在于，所述针对计算所获得的法向量、垂直度及水平度进行精确度评估的方法包括：

运用空间向量思想推导球面上任意两点之间的中垂面方程。向量为(x2-x1,y2-y1,z2-z1)，设圆心P0(x0,y0,z0)，过P1、P2的中间点P12与圆心P0连线的方向向量为由于两个空间向量垂直，得出：

其可以简化为下式：

⊿x12·x0+⊿y12·y0+⊿z12·z0-l1＝0

式中：⊿x12＝x2-x1；⊿y12＝y2-y1；⊿z12＝z2-z1；

由空间球体中垂面方程的相关性，n个观测点坐标可以列出n-1个线性无关的中垂面方程，可得误差方程：

上式简化为：V＝B·X -L

由于各点的坐标值的测量属等精度观测，所以此时权阵P为单位阵。认定圆心必在拟合的空间平面上，依此作为限制条件，按照附有条件的间接平差进行计算，限制条件为式(9)，推导法方程式，可得圆心的最小二乘解。

限制条件：C·X +Wx＝0

式中C＝(A B C)，Wx＝1

法方程式为：

式中KS为限制条件的联系数向量。

得出最小二乘解：

再根据解出的圆心坐标，求出各个观测点到空间圆圆心的距离：

圆的拟合半径r为这些距离的平均值。

Δr_i为这些点的圆度

Δr_i＝ri-r(i＝1,2,…,n)