冀治任工业测量精密观测技术研究.doc

本科毕业论文题 目：工业测量精密观测技术研究院 （部）：土木工程学院专 业：测绘工程班 级：测绘062班姓 名：冀治任学 号：指导教师：赵同龙完毕日期： 2023年6月11日目 录摘 要IIABSTRACTIV1研究背景11.1工业测量的定义及应用领域21.2工业测量的方法及选用原则31.3现代工业测量的特点及典型应用52现代工业测量的常用方法62.1工业三坐标测量机系统62.2工业全站仪极坐标测量系统72.3工业近景摄影测量系统92.4工业测量激光扫描测量系统103工业测量系统常用控制网123.1精密微型安装测量控制网123.2大型设备的精密放样和检测控制网144工业测量影响观测精度的因素185大型天线安装和检测案例介绍225.1精度规定225.2地脚螺栓检测235.3天线面板安装测量246结 论27谢 辞28参考文献29 摘 要当前社会的高速发展使工业测量在工业生产中的应用越来越广泛，大到高速粒子加速器磁铁安装准直、大型水轮发电机组安装调试、民用客机整体安装、飞船对接，小到一般工业部件的组装等，涉及的服务领域非常多，部门广，精度规定也不相同，对工程测量的服务提出了很高的规定。本文通过当前社会的科技更新对工业测量系统的发展状况进行了阐述，通过对传统的工业测量方法和现代工业测量方法的对比介绍，对当前常用的工业测量系统进行了分析研究，分析了各个测量系统的各自的优势和典型的应用领域。对三坐标机、全站仪、数字摄影机和激光扫描仪自身的原理及其在工业测量中的应用进行了具体的介绍。对现阶段工业测量的常用的控制网进行了研究和分析，综合阐述了工业测量领域控制网建立的复杂性和高精度性。分析整理出影响工业测量精密观测精度的多方面的因素，分析了其中的因素并提出了一些解决的办法及措施。通过对国家天文台50m天线的安装与检测的研究分析，阐述了全站仪测量系统在天线安装与检测领域中的应用，说明了精密观测技术在天线安装和检测中的地位。关键词：测量系统；控制网；误差；全站仪；精密Industrial measurement precision observation technology researchABSTRACTThe rapid development of society to industrial application in industrial production, more and more widely, high-speed particle accelerator magnet installation alignment, large hydro-generating installation, civil airliner whole installation, spacecraft docking, small to general industrial components assemblies, involving the service area, is very much, the department is not identical also accuracy requirement of engineering surveying, put forward the service of high requirements.Based on the current social science and technology industrial updating of the measurement system are expounded, the development status of the traditional industry by measuring method and modern industrial measurement method is introduced, the comparison of current industry measurement system are analyzed and studied, the measurement system analysis of their advantages and typical applications. For three coordinates machine, digital cameras and electronic tachometer, laser scanners itself in industry measurement principle and application were introduced in detail. On the measurement of industrial control network was studied and the comprehensive analysis, the industrial fields of complexity and control precision. Through analysis of industrial measurement precision precision of influence of various factors, this article analyses the reasons and puts forward some solutions and measures. Through to the national observatory 50m antenna installation and testing analysis, elaborated the traverse in antenna measurement system installation and testing field, illustrates the application of the technology in the precision observation of installation and testing antenna.Keywords: measurement system；control network；error；total station；precision1研究背景近几十年来，随着社会的快速发展和技术的日益更新，现代工业生产进入了一个崭新的发展阶段。同时新兴的工业生产的发展使传统的工程测量在内容、精度等方面面临很多亟需解决的问题，对测量手段、测量精度以及数据解决方法等提出了更高的规定。因此，需要充足运用现有的仪器和设备，运用最简朴并且行之有效的工业测量与检测技术，满足不同工业测量和检测的精度规定。由于工业测量数据解决复杂，实时性规定很高，现场环境不拟定性，因此选取合适的工业测量系统，对观测数据进行快速有效地解决、计算和分析，具有十分重要意义。并且随着建筑业的发展，以高精度、高速度为特性的工业测量系统也在国内外建筑安装行业的测量和检测中占有重要地位。当前阶段工业测量重要是综合采用各个学科的先进技术、使用已有的先进仪器和集成传感器，满足不同工业、不同产品和不同工序的工业测量需求。目前国内外已经研制了一些专门的工业测量系统，并且这类系统具有精度高、速度快、简朴实用等特点。例如高速公路路面质量检测系统、隧道纵横断面快速检测系统、船体内结构快速测绘系统、桥梁动态安全监测系统、古建筑内结构的快速采集系统、铁轨磨损检测系统、铁路沿线障碍物的快速检测系统、铁路沿线附属构筑物快速记录系统、风洞实验摄影测量的动态记录系统、水利模拟工程动态记录系统、导弹发射工程监测系统、积木式工业测量系统等。大型工件静态尺寸测量动态测量理论动态跟踪测量的原则GPS、飞行器姿态动态测量工业测量动静态的设备及方法工业测量动态测量现状图1-1 当前国内外研究现状图图1-1反映了当前工业测量的研究现状，及观测技术发展的过程。如何从传统的静态工件测量逐渐发展到现代工业产品静态和动态测量的观测技术。本文旨在研究现代工业测量精密观测技术的具体过程，及观测控制网的建立过程，讨论测量过程中影响观测精度的因素，并对具体工程实行方案进行研究分析。1.1工业测量的定义及应用领域工业测量是指在制造工业和机器安装工业中，对部件和产品的形体进行精密的三维坐标测量。重要涉及获取三维坐标，进行准直、水准、几何形状拟合、质量保证审核、静态或动态的变形监测等而进行的精密测量。工业测量所面临的测量对象多变，有的尺寸很小，有的形体较大或结构特别复杂。不同仪器的精度不同样，合用于不同的测量范围和测量作业，测量工作者应根据测量任务的性质，选择合适的仪器和方法。工业测量系统是指以电子经纬仪、全站仪、数字相机等为传感器，在计算机的控制下，完毕对物体的非接触和实时三维坐标测量，并在现场进行测量数据的解决、分析和管理的系统。工业测量系统是测绘工程的一个重要应用领域，受到越来越多的专家的关注，它采用高精度测量与数据解决技术相结合的方法对静态或动态的目的进行快速高效实时的测量，可以精密的测定物体的外形、尺寸、距离、空间位置以及物体的运动状态。八十年代以后，工业测量领域逐步出现了以运用测量技术和方法以及计算机控制和分析的工业测量系统，重要是用于进行精密定位的三维坐标测算系统。根据所采用的仪器设备，可分为电子经纬仪工业测量系统、全站仪极坐标测量系统、近景摄影测量系统和激光跟踪测量系统等。目前，现有的数种工业测量系统产品，重要应用于飞机、汽车、造船业以及测量精度规定很高的大型制作、安装和加工行业，也常用于工业设备及大型构件的变形观测，并且在建筑、天线安装与检校、钢结构、涡轮机、发电机和装配架等领域中应用广泛。具体来讲，在制造工业方面，应用于飞机、轿车、轮船在设计、仿制、改型过程中工业目的及其部件的外形测量；在精密安装方面，应用于工业部件放样、大型天线安装、孔群定位；在精密监测和检测方面，应用于桥梁模型实验变位测量、冷却塔的变形监、水库闸门检测；在动态目的测量方面，应用于轿车的破坏性实验、舰船模型运动轨迹测量、风洞实验目的姿态测量、炮弹出膛速度测量。1.2工业测量的方法及选用原则传统的工业测量方法，一般采用三维坐标测量机、距离及角度传感器、激光反射器、测量显微镜和断面投影仪等仪器来测量。传统的天线测量方法重要有机械测量法、光学测量法和电学测量法等。机械测量法是用机械的方法对天线进行检测，重要由样板法（旋转样板法和固定样板法）和数控机床法两种，至今还为天线安装测量所应用；光学测量法重要有双五棱镜法、经纬仪钢带尺法和五棱镜带尺法等；其他测量方法尚有钢丝测距法、激光测距法和微波测距法。随着现代工业的迅速发展，工业目的的尺寸越来越大，结构越来越复杂、测量精度规定越来越高，对工业测量手段规定越来越高。重要是电子经纬仪、全站仪、数字摄影机、激光扫描仪的发展和应用，改变了传统的工业三维坐标测量方法，出现了以空间前方交会原理为基础，以电子经纬仪、全站仪、数字摄影机，激光扫描仪为传感器的三维坐标工业测量系统。目前较为成熟及常用的测量系统有工业三坐标测量机系统、工业全站仪极坐标测量系统、工业近景摄影测量系统和工业测量激光扫描系统等。这些测量系统的出现使工业测量的技术手段和服务对象发生巨大的变化，促使观测过程趋向自动化、智能化、动态化、一体化及实时化，使观测成果呈数字化、多样化，使得应用领域日趋广泛化，使工业测量具有广阔的发展与应用前景。并且现代工业复杂的结构与愈来愈高的自动化限度，向人们提出了无接触、实时和高精度的测量规定，实现内外业一体化和实时化，自动和快速获取与解决各种信息是当前的发展需求。目前以电子经纬仪或自动全站仪等多个传感器集成和综合应用的三维工业自动测量系统，已广泛应用于汽车、飞机、发电站、核反映堆等工程组装与建设中，应用于复杂的结构的安装与检测，应用于天线、钻井工程、发射架及冷凝塔等高耸构筑物的监测与校准，应用于大型高精度钢结构安装与位移的形变监测及工业与传输设备的定位等领域。当前看来，一方面是工业目的具有不同尺寸、不同精度规定、不同观测频率规定、不同的目的物表面质地、不同的目的物所处环境以及目的物不同的运动状态；另一方面又存在可以选择的工业测量方法和手段众多。因此，针对一特定目的，选择最佳的工业测量方法颇为复杂和重要，也是测量工作者的重要职责。选用工业测量方法的基本原则重要是根据工业目的、目的尺寸、目的的测量精度规定、目的物的表面质地及形状、目的的测量频率的规定、目的所处环境和目的自身状态等进行方法选取。（1）工业目的工业测量的目的是解决设计、仿制、检测、放样、质量控制和动态监测中与目的的形状尺寸及运动状态等问题。工业测量目的繁多，重要涉及船体外形测量，涉及船体的设计、改造与仿制工作，尚有油船舱体容积的测定，船模在实验池内的性能检测，大型船舰推动器叶片的外形测定，舰船主设备的安装；封闭构筑物测量，即大量人工构筑物内结构测量，如铁路公路隧道、城市地下铁道、海底或水下隧道、矿山大型巷道和采空区、地下防空工程、水电站的排水泄水洞、坝内结构、大型管道等；风洞实验室动力学参数测定等。（2）目的尺寸工业测量中目的的尺寸差别很大，目的尺寸的不同直接关系到测量方法的选择。这里暂且粗略地把工业目的的尺寸分作小于1mm,1mm-50mm,50mm-1m,1m-10m,以及大于10m共5个等级。这种分类方法与电子显微测量、光学显微测量、常规工业测量、工业摄影测量及其他手段的选择有某种模糊关系。（3）目的的测量精度规定不同的精度规定与测量方法的选择有关，也与该测量方法相应的设备、技术规定有关。这里暂且把精度规定分作nm级、m级、亚亚mm级、亚mm级、mm级5个级别。这5个级别涵盖了绝大多数工业目的的精度规定。(4)目的物的表面质地及形状不少目的物的表面缺少特性点,色调一致，并且有的具有金属的光泽表现或玻璃的透明及复杂表面结构时所产生的观测死角等，直接影响测量方法的选择和测量难度。（5）目的的测量频率的规定数天、数小时、数分钟、数秒内以至实时（1/30秒-1/25秒内）地提供测量成果，不同目的规定不同的测量频率。测量频率与测量方法的选择有极其密切的关系。（6）目的所处环境目的物所处环境的优劣直接影响测量方法的选择。这些环境条件涉及测量设备与目的物间的距离、测量死角、目的物的可见度、环境照明、是否有震动和噪音以及目的物是否处在高温、高压或有毒的环境等。（7）目的自身状态目的物处在静止或运动状态，与测量方法的选择密切相关。处在一维、二维或三维运动状态的目的物，测量方法也不同。并且动态目的测量涉及测量工具的同步技术与计时技术。1.3现代工业测量的特点及典型应用随着设备和技术的发展现代工业测量已经实现快速化、自动化、实时化、简朴化等的特点。并且可以满足越来越高的精度规定、越来越复杂的测量环境和越来越繁琐的测量方式。目前常用的两个测量系统是三维工业测量系统和工业近景摄影测量系统。其典型应用领域有：航空航天、汽车、造船、钢铁、大型设备加工和维护；在建筑、天线安装与检校、钢结构、发电机和天线安装等领域中应用广泛。三维工业测量系统，设备组成灵活，测量精度高，所需检校时间大大缩短并且通过交会的方式解算提供高精度点位坐标。三维工业测量系统合用于目的庞大、结构复杂但是待测点稀疏并且精度规定较高的测量需求。其合用于对点状、较为简朴的线状或面状目的进行观测。运用相关工业测量系统软件可在现场快速的实现以被测物体为参照系进行坐标转换及任意坐标系间的转换。可以对直线、平面、圆、球面及抛物面等几何元素进行专门的计算和解决。工业近景摄影测量系统是一种实时的获取被测物体大量物理信息和几何信息的测量手段，以作为信息载体的相片或影像具有被测目的最大的信息，特别适宜于测量点众多的目的物。它是一种非接触型测量手段，不接触测量目的从而干扰不到被测物体自然状态，并且可以在恶劣条件下规避危险环境而远离摄影对象作业。它还是一种合用于动态物体外形和运动状态测定的手段。目前该系统可提供相称高的精度与可靠性的测量手段，可以达成千分之一至十万分之一的相对精度。三维工业测量系统和工业近景摄影测量系统在对实际工业目的进行观测时，均受自身缺陷所影响，存在着一定的局限性。同时各个系统优势又可以在一定限度上互补，三维工业测量系统可认为工业摄影测量建立高精度的检校场或在实际应用中为其提供高精度的控制网和像控点，并且可以运用三维工业测量系统软件的数据解决功能，进行坐标系转换，几何元素计算等工作。而工业近景摄影测量可以很好地解决三维工业测量系统无法在短时间内对观测目的进行实时的观测，并且无法对动态目的进行瞬时和实时观测，以及在复杂观测环境下，需要其他目的指示方式观测，导致间接测量所带来的目的指示误差。并且工业摄影测量可以解决三维工业测量系统无法对运动目的进行直接观测，以及无法在短时间内对较多观测目的进行观测，所导致得获得目的物信息量偏少，不可以准确反映目的物几何信息的缺陷。因此将两者结合使用，可以从很大限度上解决各自自身存在的局限性，不失为一种为工业测量提供高精度、高效、安全、快捷的测量方法。2现代工业测量的常用方法随着技术的发展和科技的进步，越来越多的新兴技术和高端的设备运用到现代工业测量的领域中。目前现代工业测量常用测量系统的方法涉及工业三坐标测量机系统、工业全站仪极坐标测量系统、工业近景摄影测量系统和工业测量激光扫描测量系统等。其中后三者是近几年发展起来的新兴的测量系统，并且三坐标机测量机中的各部分构件也随着技术的发展有了更加先进的设备替代。2.1工业三坐标测量机系统三坐标测量机是工业部门应用较多的坐标测量仪器，是工业测量中小型工业设备的安装检测的重要的测量系统。三坐标测量机的测量原理为：将被测物置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物上各点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，通过数学运算，求出被测物的几何尺寸、形状和位置。由于它有三根互相垂直的轴（导轨）和一个工作平台，并以此为基础来拟定被测工作特性点的坐标及互相关系，因此也称为“正交坐标系”测量机或“工业坐标系”测量系统。三坐标测量机一般分为主机、测头和电气系统三部分。主机是由框架结构、标尺系统、导轨、驱动装置、平衡部件、转台与附件组成。测头是一种传感器，其基本功能是测微和瞄准，按测量方法可分为接触式和非接触式，按结构原理课分为机械式、光学式和电气式等。电气系统是由电气控制系统、计算机硬件部分、测量机软件和打印绘图装置等组成，起到控制测量机采集数据、测量数据的解决及输出作用。自1959年英国制造出第一台测量机以来，国内外三坐标测量机发展迅速，测量机的使用已相称普遍。世界上生产测量机的厂商已超过50家，品种规格也已达300种以上。国外生产三坐标测量机的重要厂家有：德国的蔡司(Zeiss)、莱茨(Leitz)、意大利的DEA、美国的布朗-夏普(Brown-Sharpe)、日本的三丰(Mitutoyo)等公司。国内的生产单位也已有了很大的发展，重要的生产厂家有中国航空精密机械研究所、上海机床厂、北京机床研究所、哈尔滨量具刃具厂、昆明机床厂和新天光仪器厂等。现在，我国具有年产几百台各种型号三坐标测量机的能力。三坐标测量机在近三十年里逐渐发展为一种高效率和高精度的新型精密测量仪器，并且已经广泛的应用在机械制造、电子、汽车和航空航天等领域中。三坐标测量机的出现具有标志性的意义，它标志着工业测量仪器由手动测量阶段过渡到自动测量阶段。三坐标测量机提高了三维坐标测量的精度，目前高精度的坐标测量机的单轴精度，每米长度内可达1m以内，三维空间精度可达1m-2m。对于车间检测用的三坐标测量机，每米测量精度单轴也可达3m-4m。并且对于外表结构复杂的工业构件，三坐标测量机也可以准确测量目的物的外表轮廓。三坐标测量机可以运用专门的计算机程序控制，促进了工业构件自动化生产线的发展。随着三坐标测量机的精度以及自动化限度不断提高，也大大地提高了测量得效率。三坐标测量机需要直线导轨作为测量的基准，而直线导轨特别是长导轨，制作复杂、造价昂贵，测量范围受到导轨长度的限制，此外三坐标测量机采用的是接触式测量方式，工业目的比较小，并且只能在室内进行测量。随着现代工业的快速发展，工业构件尺寸越来越大，结构越来越复杂，自动化的限度越来越高，对三坐标测量机的规定也越来越高。因此未来的三坐标测量机将朝着高精度和快速化的方向发展，采用的技术和设备越来越先进。2.2工业全站仪极坐标测量系统随着全站仪测量精度和自动化限度的提高，全站仪极坐标测量系统在工业测量中得到了应用和推广。全站仪极坐标测量系统是由一台高精度的测角、测距全站仪构成的单台仪器的三维坐标测量系统，该测量系统观测影响精度的关键因素是测量仪器和测距精度。全站仪极坐标测量系统的测量原理是测量一个斜距和两个角度就可以得到被测点的三维坐标。一般的将坐标系定义为：如图2-1所示，以全站仪的三轴中心为原点，水平面为XOY 平面，其中水平度盘零方向为Y 轴，铅垂线反方向为Z 轴。通过测量水平角、垂直角和斜距S 来计算出待测点P 的坐标，其计算公式为： （2-1）极坐标测量点位误差估算公式为： （2-2）图2-1 极坐标测量原理全站仪测量系统软件一般分为数据管理/解决模块以及全站仪控制/测量模块两部分。数据管理/解决模块是通用的数据分析和解决软件，涉及常用的点、线、面拟合计算和形位误差计算、坐标转换等功能；全站仪控制/测量模块一般要针对不同的全站仪设计，重要涉及仪器的初始化参数设立、现场检校、联机数据采集和测量数据修正等功能。国外商业化的软件有Leica公司的AxyzCDM/STM及SOKKIA公司的MONMOS软件，国内有解放军信息工程大学测绘学院的MetroIn D/S软件。全站仪极坐标测量系统正朝自动化和智能化方向发展，最新的APXWin系统采用马达驱动的电子经纬仪或全站仪，可以自动搜索、照准目的。例如如Leica公司的TCAl800机器人有以下特点：(1)配备了高精度的测角和测距装置。如TCA2023机器人将高精度的测距仪、绝对编码度盘的电子经纬仪和高性能的计算机系统融为一体，可获取高精度的角度、距离和坐标信息。(2)安顿了精密伺服马达。仪器根据指令，启动马达，转动仪器，自动照准目的。(3)用ATR(Automatic Target Recognition)自动瞄准目的。用CCD器件装备的自动目的记别机构，可在整个视场范围内快速搜寻目的，精确照准，自动观测。(4)用LOCK自动跟踪目的。目的一旦被辨认，就可启用LOCK自动跟踪模式，自动跟踪动态目的。(5)支持用户编程编码。徕卡提供强有力的编程编码工具，用户可以在仿真的环境下运用PC机进行程序和编码的开发。徕卡推出的PCMSplus，其全站仪采用TC2023，测角精度为0.5，测距标称精度为1mm+1ppm。TC2023在近距测量时，无需棱镜，只要采用反射片即可。相继又推出的型号为AxyzSTM的系统是采用TDM5000、TDM5005系列的马达全站仪，测角精度为0.5，测距标称精度当使用球棱镜时在120m内优于0.3mm。极坐标法测量系统使得仪器设站非常方便和灵活，测程较远，在100米的范围内其精度可达05mm左右，因此特别合用于钢结构测量和造船工业等中档精度的规定。2.3工业近景摄影测量系统摄影测量系统在工业测量中的应用一般称为近景摄影测量、非地形摄影测量等。近景摄影测量是通过拍摄影像和随后的图像解决和摄影测量解决以获得被摄目的形状、大小和运动状态的一门技术。该测量系统研究的目的可以是静态的或动态的，可以是固体、液体、气体或者也可以是某种物理现象，其广泛应用于运动物体的分析、生产过程的控制、在线质量的检测、古文物建筑测量和三维重建等众多方面。工业近景摄影测量是通过借助目的的影像，对摄影图像进行解决，以获取目的的形状和运动状态。工业近景摄影测量系统的基本原理是通过两台高分辨的相机对被测物同时进行拍摄，得到目的物的2个二维影像，经计算机图像匹配解决后得到目的物所处位置的精确地三维坐标。二维影像在像平面坐标系中是二维坐标值，但在摄影测量坐标系中可以运用摄影焦距参数将像点坐标转换成目的点的两个角度观测值。该测量系统通常采用光束法平差定向的技术，通过不同位置的相机对多个目的同时进行测量产生多余的观测量，从而可以解算出相机间的位置和姿态关系。对于静态目的物我们可以采用单台数字相机，在目的物周边的两个或多个位置对目的物进行拍摄，然后将拍摄的影像输入到计算机进行图像解决。为了提高观测精度和速度，一般在目的物上贴上特制的回光反射标志。多台相机联机观测可以实时的得到目的物上的特性点的三维坐标。近景摄影测量系统特别适合于动态物体的快速坐标测量，操作方便，对现场环境几乎无任何规定，这是其他测量系统所无法比拟的。假如选择大幅面长焦距胶片相机，例如CRC1相机，它是大幅面（23cm23cm）、长焦距（23cm以上）、配备后方投影格网标志和环形近轴闪光光源的格网量测摄影机，再加上Autoset-2视频扫描单像坐标量测仪（测点精度为0.5m，每秒测2点），可以实现在500m上获得1mm左右的点位精度（1/50万），甚至达成1/100万，但目前数字摄影系统在实际应用中还达不到这么高的精度。随着数字摄影测量及其相关领域技术的不断发展，数字近景摄影测量技术也变得日趋成熟。应用数字近景摄影测量技术，是针对100米范围内目的所获取的近景图像，通过数据采集或自动相关来获取物体三维信息。目前该技术广泛用于建筑工程、地质、考古、医学、生物、机械制造、采矿、冶金、船舶制造、结构物变形、海洋、粒子运动和航天技术等各个方面。 2.4工业测量激光扫描测量系统作为工业测量的一种新方法，激光扫描测量系统具有很高响应速度、可同时提供影像、较宽的适应性以及直观性等特点。激光扫描测量系统是激光脉冲测距装置和扫描角度自动记录装置集成的仪器的统称。激光扫描系统可以按其能否同时获取目的影像分类，能获取目的影像的激光扫描系统，一种是直接记录扫描点的灰度，另一种就是通过固态摄像设备摄取目的影像。也可按精度分类，即厘米级、毫米级、微米级和亚微米级之分。作为现代工业发展的产物，激光扫描系统由一维发展二维，再发展到三维，如瑞士徕卡公司生产的SMART310型三维激光跟踪系统、美国API公司生产的API Tracker型激光跟踪仪，都能在现场直接获取被测物体的三维几何形状。激光扫描测量系统精度很高，并且还在不断的提高，如奥地利RIEGL公司生产的LMS系列仪器，达成厘米级精度；瑞士徕卡公司的Cyrax2500型可达成毫米级精度；瑞士的Leica SMART310、美国的API Tracker II型激光扫描仪精度可达微米级，日本基恩士公司生产的LC系列激光位移测量仪甚至可以达成亚微米级精度。精光跟踪仪的测量精度重要取决于它的角度和距离测量精度及测量环境的影响。其精度重要受到温度和气压测量精度和变化及大气均匀性的影响。假如大气条件均匀性好，那么温度测量精度为1，对于干涉法测距的精度影响为1ppm；气压测量精度为1mbar,对测距的精度影响为1ppm；湿度变化对测距精度的影响相对要小一些。同时，干涉法距离测量的精度还受到基准距离校准的影响，由于基准距离校准误差将会成为干涉测距的系统误差。在测量范围内，激光扫描测量系统综合精度为：反复坐标测量精度达成5ppm；绝对坐标测量精度达成10ppm。当然系统精度还取决于工作场地和环境的稳定性，一般规定在室内较稳定的工作条件下进行。工业激光扫描仪由于其精度高、响应速度快的特点，应用领域越来越广泛。该系统可应用于以下工业测量领域：在精密加工机械有关部件间几何关系的动态检测；卫星、天线及其他复杂部件的准直、安装、调整和定位；中近距离工业目的的动态变形监测，涉及大坝、桥梁等；风洞室内各类探测器或实验目的的监测；航空航天飞机制造业、多用途多品种汽车制造业及造船业中，大型工业部件静态与动态的量测、准直、定位、质量控制与放样；各类工业加工机械转轴摆动的动态监测；核工业各类装置的量测；复杂工业产品表面的数字化。激光扫描系统可以获得海量的点云数据，可以对目的物进行实体的三维建模，但该系统的局限性之处在于无法对目的物的某一特性点进行精确测量。3工业测量系统常用控制网工业测量过程是一项精密、繁杂的工程，从工程控制网的建立、施工放样到对目的物的检测，贯穿了整个工业测量的全过程。工业测量与一般的工程测量相比有以下不同：一是目的物种类繁多、形状各异，测量内容多；二是设备位置和环境特殊，测量方案的设计与实行到一定的限制：三是设备之间连接比较密切，需要很高的绝对和相对精度；四是需要反复调试，复测量很大；五是重要设备安装完毕后还需要对其空间相对关系进行检测。工业测量的一大特点就是被测目的的不拟定性及环境的特殊性。由于被测目的大小尺寸不一、形状各异，并且被测目的所处的环境复杂多变。所以控制网的建立很重要，直接影响到观测精度。一般的控制网可分为精密微型安装测量控制网和大型设备的精密放样和检测控制网。3.1精密微型安装测量控制网对于一些一般小型设备的安装，通常不建立专门的安装控制网，只需要建立一些参考点通过全站仪自由设站的方法建立测量坐标系。但对于那些精度规定高且需要分段、分区安装的情况则必须建立规则图形的精密微型安装控制网。目前精密微型安装测量控制网常用的是直伸三角形网和测高环形三角网。（1）直伸三角网直伸三角网目前重要用在现状设备的安装，或直线度、同轴度规定较高的设备安装中，如高能粒子加速器直线段的安装。建立直伸三角形控制网需要进行测角和测距，如图3-1所示，设A为固定点，AB为固定方向，且设为轴方向，其他控制点1，2，基本上位于AB直线上，通过边角测量来拟定各点的纵横向坐标。边长观测误差方程的一般形式为： （3-1）图3-1 直伸边角控制网式中，为边的近似方位角，为边长的近似值，为观测值。由于各个控制点近似在一条直线上，方位角接近0或180，故有： 或 -1因此控制网边长误差方程可简化为： （） (3-2)即边长误差方程仅用于求解坐标（纵向）的改正数。方向观测误差方程的一般形式为： (3-3)式中，为定向角改正数，为边近似边长， , 为方向近似值，为观测值，为测站定向角近似值，。式(3-3)可进一步简化为： (3-4)式中、为、点的近似坐标。因此方向误差方程仅用于求解坐标（横向）的改正数。（2）测高环形三角网测高环形三角网重要应用于地下环形隧道内的高能物理粒子加速器的磁块的安装测量工作。测高环形三角网的布网方案见图所示，除了测定每个三角形的两条短边外，在每一个狭长的三角形中，在长边上引上一条弦线，再用专用丈量三角形之高，根据两边和高可以推算三角形的三个角值。在加速器工程中，采用专用铟瓦尺测距仪Distinvar测距，精度可达成0.03-0.05mm，可以显著地改善方位角传递的精度，有效地克服了三角形因视线靠近隧道壁产生的水平旁折光影响，实质上是以测边、测高达成高精度测角。图3-2 环形三角网图图 图3-3 测高三角形如图3-3所示，在直伸三角形abc中，三角形内角的计算公式为： (3-5)微分(3-5)式之第一式，并转换成中误差可得： (3-6)环形控制网的边长一般较短，三角形为狭长三角形，故有，(3-6)式化为： (3-7)由此可见，在测边误差和边长一定的条件下，越小，也随之变小。用狭长三角形三条边长来推求角度的精度不高，也证明了测量两条短边和一条底边的高来求内角的方案是最佳的。但测量底边长可以起到检核作用，也有助于减少相邻点的相对点位误差。3.2大型设备的精密放样和检测控制网目前对于大型设备的精密放样和检测重要是建立三维坐标控制网。控制网的形状重要取决于设备的尺寸大小和外部形状，一般由几个至十几个观测墩组成。控制网的布设是大型设备的精密放样和检测的基础性工作。大型设备的控制网有其特殊性，根据时间先后控制网具有不同的作用，并且控制网之间的关系是测量基准传递并不是精度约束。一般地控制网由若干个大地四边形构成，并且建网时保证每个点与周边临近的点垂直交会,这样可以保证在单独的测边网或测角网有很好的交会测量精度。同时，还要单独建立高程控制网，以保证各个控制点的高程满足设计精度的规定。由于工业测量的精度规定高，全站仪进行的高程控制测量无法满足精度规定，所以建立高程控制网时采用的是高精度的自动安平水准仪和高精度的铟瓦尺。大型设备的精密放样和检测控制网中对测量墩的规定也很高，测量墩对精度也有很大的影响。因此，要保证测量墩的稳定性。测量墩要制成内、外两层，内层为钢筋混凝土结构，直径2m，外层为砖砌结构，厚度150mm，中空100mm，可填充隔热材料，内、外两层分离，外层起防风、防温度和承受观测员自重等作用，使外界环境对测量墩的影响降到最低。测量墩基础要建在基岩上，顶部预埋强制对中装置，观测墩的底部基础浇筑至基岩。建立控制网进行放样和检测时要测出测量墩控制点的坐标，其关键就是在于测量墩间的距离。设有如图3-4所示的坐标系A-XYZ及标准尺MN，关系式如下： （3-8）图3-4式（3-8）中，S为置放全站仪的两测站（A、B）间的准确水平长度；S为给定的AB间的近似水平长度； L为标准尺上两端点（M,N）间的准确长度；L为经前方交会解得的两端点的近似长度；（）为端点B相对端点A的坐标差； 为端点B相对端点A的坐标差。若,则有 （3-9）一般取3m长的铟瓦尺作为标准尺，并且要通过检定，检定精度要符合规定。为拟定两测墩（A、B）间的距离，须将标准尺MN置放在若图3-5所示：即把MN两点放在以AB为直径的圆上，且使MN与AB相平行。这样安顿MN，可以达成视场内影像变形较小、交会角在90附近以及点M与点N的交会角大体相等的效果。图3-5根据前方交会的精度估算式有点M的中误差为： （3-10）因只有影响尺长MN的测定精度，可忽略的影响，并且由于，故有：