隨著冶金工業(yè)的發(fā)展對工業(yè)機械設(shè)備的安裝精度的要求也越來越高，因此探索新的測量方法來滿足現(xiàn)場設(shè)備的安裝為公司注入新的創(chuàng)新力量成為一種趨勢。本文從機械設(shè)備安裝的角度出發(fā)，基于激光跟蹤儀的測量特點敘述了該儀器對基礎(chǔ)墊板安裝的預(yù)控能力、機械設(shè)備安裝控制網(wǎng)檢測和布設(shè)能力及能極大的提高設(shè)備的安裝精度和安裝速度的能力，闡述了激光跟蹤儀在飛機設(shè)備安裝中的實際應(yīng)用，可為今后類似工程提供借鑒。

為滿足項目設(shè)備安裝順利進行引進了各種新型測量工具，激光跟蹤儀即是其中的一款高精度便攜式三坐標測量設(shè)備，為大型設(shè)備的安裝提供了切實可行的安裝依據(jù)。此次運用激光跟蹤儀完成飛機設(shè)備的安裝是與傳統(tǒng)安裝技術(shù)對比的一次技術(shù)上的“革命”。

1、激光跟蹤儀的測量技術(shù)

1.1激光跟蹤儀的工作原理

激光跟蹤儀系統(tǒng)2個角編碼器自動測量靶標相對于跟蹤儀的水平方位角和垂直方位角；靶標與激光跟蹤儀之間的距離由激光干涉測量。這些信息經(jīng)傳感器電纜傳給激光跟蹤儀控制器，跟蹤儀控制機經(jīng)整理計算后，一部分信息經(jīng)馬達電纜反饋回激光跟蹤儀，控制伺服馬達，使激光跟蹤儀始終鎖定移動的靶標；另一部分信息經(jīng)局域網(wǎng)傳輸給應(yīng)用處理機，儲存在數(shù)據(jù)庫中。

跟蹤儀得到的測量數(shù)據(jù)定義了一個完整的球體坐標系。原點是跟蹤部反射鏡ZX，根據(jù)三角函數(shù)公式可以將球坐標系下的坐標值轉(zhuǎn)化成笛卡爾坐標系下的坐標值。坐標系原點仍在萬向反射鏡ZX，這個坐標系稱作基坐標系或者叫本地坐標系，基坐標系也是開始一個新工作的起始坐標系。

1.2激光跟蹤儀測量技術(shù)特點

激光跟蹤儀的水平轉(zhuǎn)角為640°，垂直轉(zhuǎn)角+80°～-60，能在-10℃至+40℃的溫度范圍內(nèi)工作，測量直徑可達120米，其測距精度，ADM分辨率為0.1μm，測量精度15μm(10米以內(nèi))、1.5μm(10米以外)。激光跟蹤儀從技術(shù)指標上完全可以滿足飛機設(shè)備安裝中的需要。

2、激光跟蹤儀在飛機設(shè)備安裝中的應(yīng)用

2.1儀器測量控制網(wǎng)的布設(shè)

對于激光跟蹤儀單次設(shè)站測量范圍是無法完成我們的測量需求，仍需要多次設(shè)站來完成整體測量，這就需要利用我們的儀器布設(shè)精密的三維控制網(wǎng)。對于儀器本身而言我們應(yīng)該注意到儀器的測角誤差遠大于測距誤差，由于我們一般現(xiàn)場設(shè)備安裝空間比較狹長，因此測角誤差對儀器整體的誤差影響就顯得尤為重要，因此為保證設(shè)備安裝的精度需要建立任意姿態(tài)的高精度三維邊網(wǎng)平差模型。

2.2備安裝基礎(chǔ)預(yù)控處理

為保證底座安裝的精確度對于基礎(chǔ)的處理要保證設(shè)備二次灌漿與混凝土基礎(chǔ)頂面粘接牢固，確保今后設(shè)備運行平穩(wěn)，在底座安裝之前應(yīng)用風(fēng)鎬鏟除表面的砂漿層。還有一個比較重要的就是座漿墊板的施工，應(yīng)嚴格控制座漿程序座漿墊板的安裝中我們用激光跟蹤儀參與其中。對主要設(shè)備來說，高差公差及水平度應(yīng)符合我們的規(guī)范要求。在座漿墊板安裝完成通過安裝工序的進行符合安裝底座時為方便底座調(diào)整，我們應(yīng)該利用儀器先將組合墊板的高度及水平調(diào)整到位以及將底座放置的位置在基礎(chǔ)上標記出來。這樣可以減少我們后期設(shè)備調(diào)整時間上的浪費。

2.3飛機裝備的調(diào)整應(yīng)用

將飛機裝配由傳統(tǒng)的型架改為多維運動的裝配單元，采用先進的控制技術(shù)與測量技術(shù)，通過裝配單元的群控，精確定位實現(xiàn)了飛機的柔性裝配，極大地提高了飛機的裝配效率，而這些裝配單元的水平位置移動、位置旋轉(zhuǎn)等的移動均有氣墊運輸系統(tǒng)實現(xiàn)。iGPS的應(yīng)用。美國波音飛機制造公司從1998年開始研究iGPS測量技術(shù)，該系統(tǒng)已應(yīng)用于從波音747到F/A-18，波音777等飛機整機的裝配線中。激光跟蹤儀技術(shù)在飛機大部件對接中的應(yīng)用。激光跟蹤儀是大尺寸測量的shou選設(shè)備，在飛機裝配過程中的應(yīng)用也越來越廣泛。

我國的支線飛機ARJ21首次大規(guī)模地使用了數(shù)字化三維設(shè)計和激光跟蹤儀，利用CATIA軟件，建立整機的三維數(shù)字化模型，每個零件在飛機坐標系下都有一個三維坐標，激光跟蹤儀的激光照射到被測點上，儀器接收反射回的激光束，通過編碼器計算，給出被測點的三維坐標，得出當(dāng)前被測點的位置與理論位置的偏差。在ARJ21飛機的裝配中利用激光跟蹤儀實現(xiàn)數(shù)字化測量，檢查機翼裝配后的上反角等關(guān)鍵角度和位置，調(diào)整裝配偏差。

3、激光跟蹤儀測量精度的控制

正確的操作是提高測量質(zhì)量的必要條件，通過使用儀器在極高測量精度上總結(jié)了以下幾方面：

3.1測量環(huán)境

由于我們機械設(shè)備安裝的現(xiàn)場各種工種交叉作業(yè)，現(xiàn)場施工的環(huán)境復(fù)雜，因此要做到以下幾點：一定要考慮到儀器測量控制網(wǎng)中轉(zhuǎn)站點的穩(wěn)定以及測站的穩(wěn)定性，并在長時間的測量中定時檢測轉(zhuǎn)站點，測量時應(yīng)避免附近大型物件的吊裝，因為重物有可能使地基發(fā)生不可察覺的沉降影響我們的測量精度；應(yīng)正確使用氣象傳感器，我們在現(xiàn)場施工應(yīng)注意溫度控制，這也在施測過程也表現(xiàn)的很明顯，溫度不僅對測量精度有特別的影響，溫度變化不僅會引起測量狀態(tài)發(fā)生變化更糟糕的是這些測量結(jié)果很難量化改正，因此要嚴格控制測量時的溫度。

3.2儀器正確使用

在使用儀器時應(yīng)提前預(yù)熱，并在預(yù)熱完成后對儀器進行現(xiàn)場檢查，在檢查中我們不僅可以確定儀器的測量狀態(tài)，而且可能發(fā)現(xiàn)測量環(huán)境的問題；對于ADM和IFM的選擇我們應(yīng)了解其功能，ADM提供了無需返回的方便，大大提高了測量的速度，但是精度較低于IFM，所以當(dāng)測量環(huán)境較好、不易斷光時應(yīng)盡量選用IFM；對于靶球及其附件的選擇上我們應(yīng)了解其對應(yīng)不同的常數(shù)以及做好相應(yīng)的保護，還有就是應(yīng)保持靶球及其附件的清潔。

操作人員測量時應(yīng)掌握好靶球到儀器的俯仰角，持靶標測量時，靶標的運行速度和加速度會對測量精度產(chǎn)生影響，速度過快會使光束折斷，還有就是靶球操作人員和控制人員配合不協(xié)調(diào)導(dǎo)致測量誤差產(chǎn)生，因此提高操作人員的操作熟練度是減少人為測量誤差的有效措施;在測量過程中應(yīng)保持多余觀測，因為只有存在多余觀測才可能剔除粗差及受環(huán)境影響較大的數(shù)據(jù)。

4、結(jié)語

采用激光跟蹤儀進行大型飛機設(shè)備的安裝極大的提高了設(shè)備安裝的精度和設(shè)備安裝的速度，與傳統(tǒng)的安裝技術(shù)相比更有其優(yōu)勢，因而應(yīng)用激光跟蹤儀等此類儀器的推廣應(yīng)用是設(shè)備安裝技術(shù)上的一個發(fā)展趨勢。