文宇宏

摘要：隨著我國(guó)當(dāng)下隧道建設(shè)技術(shù)的不斷提高以及建筑工藝的不斷進(jìn)步，對(duì)管片鋼模測(cè)量精度的要求也隨之提高。從傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式到當(dāng)下的數(shù)字化測(cè)量方式，測(cè)量的準(zhǔn)確性以及精度相較以前都有質(zhì)的飛躍。本文將對(duì)管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探討，從管片鋼模的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析激光測(cè)量技術(shù)，并對(duì)其應(yīng)用展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞：管片鋼模;激光測(cè)量技術(shù);精度;誤差

前言：

在當(dāng)下的建筑工藝中，對(duì)于管片的精度要求是十分嚴(yán)格的。像混凝土管片在整體拼裝之后，對(duì)于其相鄰管片的間隔也有著十分嚴(yán)格的要求。這種要求是毫米級(jí)別甚至更低，而想要達(dá)到這種精度，除了在安裝時(shí)需要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，管片鋼模的制作工藝至關(guān)重要，其成功與否將直接決定最終工程是否順利。而想要制作成功，管片鋼模的測(cè)量技術(shù)必不可少。

一、管片鋼模的結(jié)構(gòu)與測(cè)量方法

1.1管片鋼模

管片鋼模作為制作混凝土襯砌段的模具，它的精確度將直接決定所制作的鋼筋混凝土襯砌段的精度，而這也將決定施工的質(zhì)量問(wèn)題，所以對(duì)于管片鋼模的制作十分重要[1]。鋼模的構(gòu)成可以分為三個(gè)部分：端模、側(cè)模以及下模，對(duì)其腔寬長(zhǎng)的公差要求要在零點(diǎn)五毫米范圍之內(nèi)。同時(shí)，對(duì)于腔弧長(zhǎng)的要求公差要在零點(diǎn)七毫米范圍之內(nèi)，只有滿足這個(gè)要求，高精度的管片鋼模才算合格。

1.2測(cè)量方法

對(duì)于鋼模尺寸精度的測(cè)量大體上可以分為兩種方法：傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量鋼模精度方法以及現(xiàn)代的光學(xué)電子手段測(cè)量鋼模精度方法，這二者在工具和精度上都有所差別：

傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量鋼模精度方法使用相對(duì)傳統(tǒng)的物理測(cè)控工具，它主要是通過(guò)人工對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)的測(cè)量和記錄，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算獲得整體的計(jì)算精度誤差。測(cè)量工具主要有游標(biāo)深度尺、千分尺等等。在使用大量程的內(nèi)徑千分尺的時(shí)候，為了減少測(cè)量誤差，測(cè)量臂不會(huì)很長(zhǎng)，一般將長(zhǎng)度設(shè)置在一米以內(nèi)。這就限制了所測(cè)量的模具范圍，同時(shí)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的內(nèi)徑千分尺重量和體積都相對(duì)較大，這也意味著在人工測(cè)量時(shí)有所不便，在測(cè)量過(guò)程中十分消耗人力物力，這對(duì)測(cè)量效率以及測(cè)量精度的準(zhǔn)確性都有極大的影響。如果再加上對(duì)成本的要求，這無(wú)疑會(huì)造成高投入低回報(bào)。也正因?yàn)槿绱?，現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)測(cè)量管片鋼模應(yīng)運(yùn)而生。

因?yàn)楣こ痰男枰?，所以運(yùn)用現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)進(jìn)行鋼模測(cè)量在當(dāng)下占據(jù)重要地位。而在光學(xué)測(cè)量技術(shù)中，通過(guò)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行管片鋼模的測(cè)量最為普遍[2]。與傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量鋼模精度相比，現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)測(cè)量擁有精度更高、效率更高的優(yōu)點(diǎn)。它憑借著更小的操作設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤測(cè)量，對(duì)于大尺寸工件測(cè)量有著極大的優(yōu)勢(shì)，也正因如此，對(duì)于管片鋼模測(cè)量采用激光測(cè)量技術(shù)十分必要。

二、激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)

2.1激光跟蹤測(cè)量?jī)x

激光跟蹤測(cè)量?jī)x是激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的重要組成部分，它的本質(zhì)是一臺(tái)可移動(dòng)的光學(xué)三維坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備，他所能實(shí)現(xiàn)的測(cè)量誤差能夠達(dá)到每米五至十微米，而且相較于其他激光測(cè)量設(shè)備，它不需要頻繁的進(jìn)行校準(zhǔn)，這也意味著它的測(cè)量效率很高，因?yàn)樗募す夤芘c跟蹤頭的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，能夠減少設(shè)備的意外情況，使其始終能夠高效穩(wěn)定地工作。憑借其內(nèi)置的定位傳感器，它的測(cè)量速度是十分迅速的，裝載有自動(dòng)光速鎖定功能，它達(dá)到每分鐘180點(diǎn)的高速測(cè)量。而且相較于傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，這免除了人工重復(fù)操作的煩惱，減少發(fā)生測(cè)量失誤的可能，從而節(jié)省人力物力的同時(shí)，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.2激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的原理

想要明白激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的原理，首先要清楚激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)的基本組成，其主要由激光跟蹤儀、控制器、PC端、反射器（靶鏡）以及其他相關(guān)設(shè)備構(gòu)成。它的工作原理是借助光學(xué)反射原理，在所要測(cè)量工件位置設(shè)置一個(gè)反射器，激光跟蹤儀的跟蹤頭會(huì)對(duì)向反射器發(fā)射激光，反射器接收到激光并將光束返回跟蹤頭。當(dāng)反射器（測(cè)量目標(biāo)點(diǎn)）不斷移動(dòng)時(shí)，跟蹤頭會(huì)不斷調(diào)整光束方向，從而能夠確保反射回的激光束被捕捉并且檢測(cè)到，通過(guò)這一模式，在PC端能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并且記錄，將最終測(cè)量結(jié)果直觀地展示出來(lái)，通過(guò)這一過(guò)程，不只能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，同時(shí)測(cè)量效率也大大提高。

三、管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

通過(guò)激光跟蹤測(cè)量?jī)x中裝備的角度編碼器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水平和垂直角度的測(cè)量，從而在角度方面獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù);同樣，在測(cè)距儀的幫助下能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)距離的精準(zhǔn)把控，這對(duì)于管片鋼模這種相對(duì)大型的測(cè)量器件而言十分方便。因?yàn)槠鋵?duì)體積相對(duì)較小，操作靈活，所以在不同領(lǐng)域都有重要的實(shí)施價(jià)值。在大型機(jī)械制造業(yè)中，比如管片模具制造，通過(guò)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)，能夠快速比對(duì)實(shí)際模具的偏差。同時(shí)，通過(guò)激光測(cè)量技術(shù)，能夠快速將模具模型數(shù)據(jù)化，而獲得的數(shù)據(jù)不只可以用來(lái)比對(duì)模具誤差情況，同時(shí)可以為后期其它處理提供測(cè)量的數(shù)據(jù)支持。

同時(shí)，管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)在逆向工程中也發(fā)揮十分關(guān)鍵的作用。對(duì)于一些圖紙不完整的模具，或者想要從已有模具的基礎(chǔ)上構(gòu)建圖紙進(jìn)行批量生產(chǎn)，那通過(guò)CAD進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是十分必要的，而這就需要各個(gè)部位的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如果采用傳統(tǒng)人工測(cè)量方式，測(cè)量工作無(wú)疑是十分艱巨的，而且一旦出現(xiàn)測(cè)量失誤，所制作圖紙也會(huì)存在問(wèn)題，而利用管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)中的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)，能夠很快獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，從而在CAD技術(shù)支持下完成圖紙的完善或者進(jìn)行逆向工程，最終加工出準(zhǔn)確的模具。

再者，通過(guò)管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)中的激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)汽車工業(yè)領(lǐng)域的三維模型搭建。借助激光跟蹤儀能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汽車整體的不同部位測(cè)量，進(jìn)而獲得不同部位的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的拼接以及3D建模技術(shù)，就能獲得高精度的汽車3D模型。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)將傳統(tǒng)測(cè)量方式與現(xiàn)代光學(xué)測(cè)量方式相對(duì)比能夠明顯發(fā)現(xiàn)：無(wú)論是在人力物力方面還是測(cè)量的準(zhǔn)確度方面后者都具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)激光跟隨測(cè)量系統(tǒng)不只能夠校驗(yàn)?zāi)＞哒`差，同時(shí)對(duì)于逆向工程的數(shù)據(jù)獲取，以及在后期對(duì)圖紙的修改都發(fā)揮著重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘偉捷. 管片鋼模激光測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[J]. 城市道橋與防洪， 2022（01）：225-227+26.

[2] 季軍， 萬(wàn)洋. 隧道管片鋼模寬度的數(shù)字化檢測(cè)方法[J]. 中國(guó)公路， 2018（20）：142-144.