Спосіб контролю точності положення елементів спорудження

Спосіб контролю точності положення елементів спорудження, що заснований на фотоелектричному вимірюванні відхилень елементів спору 3 фотоелектричних каналів представлена на фіг. 1. [4] На схемі показано: (С) - подвійні джерела світла з конденсорами і діафрагмами; (Л) - лінзи (об'єктиви); (Ф) - подвійні багатоелементні фотоприймачі з попередніми підсилювачами; (БК) - блок комутації; (БОI) - блок обробки інформації; (БІ) - блок індикації. Блоки (С), (Л), (Ф) в своїх корпусах жорстко встановлюють на настінні кронштейни-репери споруди по її периметру, при цьому підбирають відстані (С)-(Л), (Л)-(Ф) каналу К, (С)-(Л), (Л)-(Ф) каналу К+1* і т.д. рівними один до одного і подвійної фокусної відстані лінз (Л). Між блоками встановлені захисні світлопроводи. Таким чином, утворюється n фотоелектричних каналів, при цьому оптична вісь цього фотоелектричного "ланцюжка" горизонтальна (на Фіг.1). На фіг. 1 зображено фрагмент цього "ланцюжка": система фотоелектричних каналів К-1*, К, К+1*, К+2*, К+3*: С-Л-Ф-Л-С-Л-Ф. Елементи (С) і (Ф) є подвійними, жорстко закріплені на єдиних основах і працюють по взаємно-протилежним напрямках. (БК) - електронний блок комутації сигналів, що поступають з попередніх підсилювачів фотоприймальних каналів 1*...n, (БОI) - електронний блок обробки інформації; (БІ) - блок індикації. Блоки (БК), (БОI), (БІ) можуть бути встановлені в окремому приміщенні в споруді і пов'язані з фотоприймачами фотоелектричних каналів 1*...n кабельною мережею. Робота перерахованих елементів і блоків виконується наступним чином: В процесі здійснення моніторингу включення каналів може виконуватися з певною періодичністю, при цьому в кожному каналі світловий потік від джерела світла (позиція С на Фіг.1) потрапляє на лінзу Л, яка фокусує світловий потік в робочій площині багатоелементного фотоприймача Ф в фотоелектричних каналах 1*...n. При зміні, наприклад висоти будь-якого елементу даного фотоелектричного "ланцюжка" буде мати місце неузгодженості в одному або в двох каналах. Наприклад: 1. При зміні положення джерела світла С будемо мати місце зміни відліку (неузгодженість) на фотоприймачі Ф цього каналу. Одночасно, так як фотоприймачі жорстко пов'язані виникає неузгодженість на фотоприймачі сусіднього каналу. Це дозволяє визначити величину зміни положення точки С. 2. При зміні положення лінзи Л змінюється відлік на фотоприймачі. Відліки на фотоприймачі суміжного каналу при цьому залишатимуться незмінними. Однозначно визначається зміна положення лінзи Л. 3. При зміні положення елемента Ф очевидно, що буде отримано зміну відліків на фотоприймачах і може бути однозначно визначено величину і напрямки відхилення елемента Ф. 14992 4 Таким же чином може бути в автоматичному режимі визначено відхилення від первісного положення інших елементів фотоелектричного "ланцюжка" по периметру споруди, при цьому може бути сформульовані критерії оцінки відхилень при одночасній зміні положення двох і більше елементів фотоелектричного "ланцюжка". Запропонований спосіб К.Т.П.Є.С. повною мірою реалізується пристроєм, схема якого представлена на фіг. 2, і представляє собою схему розташування блоків 1...m подвійного фотоелектричного «ланцюжка». Номера блоків сформовані в такий спосіб: перша цифра - порядковий номер блоку, перша літера - тип елемента першого (на фіг. 2 верхнього) ланцюжка, друга літера -тип елемента в другому ланцюжку (С - джерело світла, А - об'єктив, Ф -двосторонній багатоелементний фотоприймач), наприклад, 1C, 2ЛС, 3ФЛ і т.д. БК - блок комутації; БОI - блок обробки інформації; БІ - блок індикації (комп'ютер); ГБ - генераторний блок БЗІ - блок запису і збереження інформації; Блоки 1...11 у своїх корпусах жорстко встановлюють на стінні кронштейни -репери спорудження по його периметру, при цьому підбирають відстані С-Л, А-Ф, Ф-Л, Л-С, С-Л і т.д. рівними один одному і подвійній фокусній відстані лінз Л. У такий спосіб утвориться два ланцюжка фотоелектричних каналів, при цьому оптична вісь цього подвійного фотоелектричного «ланцюжка» рівнобіжна відповідній осі споруди. На фігурі 2 показаний фрагмент цього подвійного «ланцюжка». Елементи 1...11... є подвійними, жорстко закріпленими на єдиних основах і утворюють фотоелектричні канали, що містять елементи С, Л, Ф при цьому суміжні канали в кожному окремому ланцюжку працюють по взаємо-протилежних напрямках світлового потоку. Електронний блок комутації БК приймає електричні сигнали, що надходять з попередніх підсилювачів фотоприймачів каналів кожного з одинарних ланцюжків Блоки БК, БОI, БІ, ГБ, БЗІ можуть бути встановлені в окремому приміщенні в споруді і електричне зв'язані з фотоприймачами Ф і джерелами світла С фотоелектричних каналів кабельною мережею. Усі перераховані вище блоки БК...БЗІ одержують електроживлення від звичайної електромережі, при цьому блок БК через свій перетворювач забезпечує електроживлення багатоелементних фотоприймачів з попередніх підсилювачів. При включенні пристрою світлові потоки від джерел світла С падають на лінзи Л, що фокусують зображення джерел на мішенях фотоприймачів Ф. У фотоелектричних каналах двох фотоелектричних «ланцюжків» з фотоприймачів Ф в блок БК надходять електричні сигнали про величини відхилень зображень джерел світла від номінального положення, що введено в пам'ять 5 пристрою (у блок БОI) при первинному включенні подвійного ланцюжка. Розглянемо варіант пристрою, що працює в режимі автоматичного фотоелектричного нівелірного ходу, при цьому умовимося, що блоки 1C та 2ЛС, а також блоки 10ЛС і 11Ф утворять систему опорних реперів з підвищеною стабільністю положення з відомими заздалегідь визначеними висотами блоків (у тому числі їхніх елементів) незалежним методом. Фотоприймачі здвоєних фотоелектричних ланцюжків на фіг. 2 позначимо: (Фа) - у фотоелектричних каналах, де світловий потік спрямований ліворуч-праворуч, і (Фб) - де світловий потік спрямований праворуч-ліворуч. У такий спосіб з фотоприймачів Ф в блок БК надходять сигнали неузгодженості від блоків 3ФЛ, 4ЛФ, 7ФЛ, 8ЛФ, 11Ф. Визначимо ці сигнали як i(іа) та i(іб). Величини неузгодженостей у каналах 1...11 без обліку випадкових погрішностей для ідеальної системи будуть рівні: 3(3a)=- 1+2 2- 3 3(3б)=- 3+2 4- 5 4(3a)=- 2+2 3- 4 4(3б)=- 4+2 5- 6 (1) 7(3a)=- 5+2 6- 7 7(3б)=- 7+2 8- 9 8(3a)=- 6+2 7- 8 8(3б)=- 8+2 9- 10 11(3a)=- 9+2 10- 11 =- 11+ 2 Як указувалося вище значення 1, 2, 10 і 11 є відомі величини, визначені для стабільних реперів-блоків 1-2 і 10-11. 3..... 9 - значення відхилень від номінальних для блоків 3...9. З вираження (1) бачимо, що сума величин відносин блоків 3...9, які знімаються з фотоприймачів Ф дорівнює нулеві. У реальній системі кожне значення Д; буде містити випадкову погрішність 5;, при цьому сума з+ 4+ 7+ 8+ 11 для блоків 3...9 покаже нев'язання ДН, що розподіляється між значеннями відхилень блоків 3...9 по висоті відповідно до методу, застосовуваному у геодезії. При реалізації моніторингу спорудження включення пристрою повторюють із заданою періодичністю, обчислюють величини відхилень блоків 3...9 по висоті і ведуть спостереження за станом спорудження, складаючи графіки його осідань по програмі, що мається в блоці БОІ. Блок БІ по сигналах блоку БОІ забезпечує оперативну індикацію результатів. Дані для запису і збереження з блоку БОІ направляють у блок БЗІ. Аналогічно описаному відбувається робота подвійного фотоелектричного «ланцюжка» у горизонтальній площині по напрямку осі у, перпендикулярної вертикальної площини, що проходить через вісь «ланцюжка». Описана технологія дозволяє визначити координати Y і Z елементів подвійного ланцюжка від 3 до п-2 при відомих координатах опорних реперів 1, 2, m і m-1. 14992 6 Положення елементів по ординаті Х визначають у такий спосіб: На джерела світла С з блоку ГБ за командою блоку БКУ подається перемінний струм опорної частоти. При першому включенні «ланцюжка» на усіх фотоприймачах Фіа і Фіб будуть мати місце сигнали тієї ж частоти, що й опорна, але не співпадаючі з останньою по фазі. За допомогою фазометра, що знаходиться в блоці 5 виконують вимір різниці фаз сигналів, прийнятих фотоприймачами від джерел світла й опорного сигналу. Ці різниці вводяться в пам'ять блоку 5 як номінальні значення, що фіксують розташування відповідних елементів по осі X. При повторних включеннях нові різниці фаз порівнюють з номінальними і по цим даним оцінюють відхилення блоків 3...m-2 по осі Х щодо блоків 1,2, n-1 i n. При зміні напрямку осі Х на 90° (наприклад, при прямокутній формі спорудження) відповідно в блоці 5 враховують знаки і величини відхилень для нової орієнтації осі фотоелектричного «ланцюжка». Для кожної відстані С-Ф, Ф-С по різниці фаз сигналів опорного і прийнятого на мішені фотоприймача Ф, переданих від останнього в блок БК і потім у блок БОЇ, що містить фазометричний механізм, визначають лінійну величину доповнення до сумарної довжини цілого числа хвиль коливань джерела світла С (коливань опорного сигналу). При першому (еталонному) включенні ці величини для усіх відстаней С-Ф і Ф-С ланцюжка вводять у пам'ять блоку БОI як номінальні. При повторному включенні в блоці БОI фіксують зміну цих лінійних величин для кожного С-Ф і Ф-С. Відстань С-Ф або Ф-С буде дорівнювати L0=N + 0, де N - ціле число довжини хвиль опорного сигналу; - довжина хвилі О.С.; 0 - доповнення в довжині С-Ф (Ф-С) до суми цілого числа довжин хвиль при першому (еталонному) включенні, введене в пам'ять блоку БОI. При наступному включенні ланцюжка будемо мати: Li=N + i зміна довжини С-Ф (або Ф-С) складе: Li-L0= i0= іj, де і - номер моніторингового включення ланцюжка; j=(1-3, 2-4, 3-5, 4-6 ...) - позначення відстаней С-Ф і Ф-С в ланцюжках. Очевидно, що сума іj з урахуванням знаків буде дорівнювати зміні довжини ланцюжка LijL0j= іj, а сума іj двох суміжних ділянок С-Ф і Ф-С буде дорівнювати зміні відстані між найближчими джерелами світла С (тобто блоками, їх утримуючими). Описана технологія в подвійному фотоелектричному ланцюжку дозволяє обчислити і контролювати положення по осі всіх блоків ланцюжка (непарних у верхньому, парних - у нижньому ланцюжку), спираючись на реперні блоки 1,2 і m-1,m. 7 14992 Таким чином, запропонований спосіб забезпечує моніторинг стану геометричних характеристик інженерного спорудження при його експлуатації в автоматичному режимі з необхідною точністю. Джерела інформації: 1. Г.П. Левчук, В.Е. Новак, В.Г. Конусов. Прикладная геодезия. Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. М.Недра, 1981. 2. Я.А. Сундаков. Геодезические работы при возведении крупных промышленных и высотных зданий. М.Недра, 1980. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 3. А.Н. Лобанов. Фотограмметрия. М.Недра, 1984. 4. Климов О.Д., Калугин В.В., Писаренко В.К. Практикум по прикладной геодезии. Изыскания, проектирование и возведение инженерных сооружений. -М.: Недра, 1991. 5. Рішення о видачі деклараційного патенту "Пристрій для контролю стабільності положення елементів споруди" на корисну модель № 11023/1 від 11.08.2005р. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601