MONMOS – СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Фирма Sokkia хорошо известна в нашей стране, прежде всего, как производитель электронных тахеометров, цифровых и оптических нивелиров. На самом деле спектр выпускаемого компанией оборудования намного шире. Sokkia производит GPS оборудование, электронные теодолиты, лазерные нивелиры, промышленные измерительные системы и многое другое. В этой статье речь пойдет о промышленной измерительной системе MONMOS, которая мало известна в нашей стране, но уже многие годы успешно эксплуатируется за рубежом.

Название MONMOS произошло от английского Mono Mobile 3-D Station. MONMOS является трехмерной высокоточной системой контроля геометрических параметров различных инженерных сооружений, конструкций с последующим анализом полученных расхождений между проектными значениями и фактическими измеренными координатами.

Система состоит из трех основных частей: высокоточных электронных тахеометров NET05AXII/NET1AXII, контроллера на базе КПК с программным обеспечением 3-Dim Observer и программного обеспечения 3-Dim для персонального компьютера.

  Рис. 1

Электронные тахеометры NET05AXII/NET1AXII (рис. 1) - это уникальные приборы. Имея угловую точность 0,5"/1" и точность измерения расстояний до отражающих пленок +(0.5 + 1 ppm x D ) мм, они обеспечивают определение пространственных координат точек в пределах 1 мм на расстоянии до 100 метров. NET05AXII/NET1AXII предоставляют возможность оперативного выбора одного из трех основных режимов измерения расстояния (безотражательный, по призме и по отражающим пленкам), что повышает удобство работы оператора и обеспечивает гибкий подход при решении сложных, нестандартных задач. Основные технические характеристики электронных тахеометров NET05AXII/NET1AXII приведены в таблице 1.
 

Рис. 2

Для обеспечения высокой точности измерений мало иметь точный прибор, необходимы также специальные марки для размещения на измеряемом объекте. Фирма Sokkia предлагает целый набор марок с пленочными отражателями (рис.2), которые могут закрепляться на объекте с помощью магнитных креплений. Их основным назначением является точное позиционирование на определяемых точках.
 

Вторая составная часть системы MONMOS - это контроллер с программой 3-Dim Observer (рис.3). Управляющий терминал выполнен на базе карманного компьютера с операционной системой Windows Mobile. Прибор имеет улучшенную функциональность благодаря наличию клавиатуры и сенсорного экрана, используемых для ввода и редактирования данных. Объем памяти контроллера практически не ограничен за счет использования сменных SD карт памяти. Прочный корпус прибора изготовлен из магниевого сплава, что обеспечивает надежную защиту от ударов, вибрации, пыли и влаги. Цветной TFT экран с возможностью подсветки дает четкое изображение даже при неблагоприятных условиях освещения.

 
Рис. 3

Контроллер обеспечивает управление тахеометром, накопление и анализ получаемых данных. Программа 3-Dim Observer обеспечивает быстрый выбор режима измерений, типа визирных целей, импорт проектных координат. Одна из основных задач программы - привязка в систему координат измеряемого объекта. Представим следующую ситуацию. Объект "А" при проектировании имел систему координат XYZ (рис.4). При монтаже на сборочной площадке объект имеет положение, показанное на рис.5, т.е. ось Z отклонена от вертикального положения на произвольный угол. Программа 3-Dim Observer позволяет, измерив характерные точки конструкции, задать проектную систему координат и проводить дальнейшие измерения в ней, облегчая сравнение проектных и непосредственно измеренных координат.

Рис. 4

Рис. 5

Основные функции программы 3-Dim Observer приведены ниже:

• Управление моторизованными электронными тахеометрами в режимах сканирования, выноски и трекинга;
• Задание системы координат;
• Управление измерениями;
• Привязка к существующей СК;
• Сравнение проектных и измеренных данных;
• Съемка промышленных конструкций с последующим 3D-моделированием в другом ПО;
• Функции оперативного мониторинга устанавливаемого оборудования;
• Функции сканирования заданной области (при использовании моторизованных тахеометров)
• Вынос точки с учетом смещения;
• Накопление результатов измерений;
• Задание плоскости по 3-м и более точкам с определением ее оптимального положения;
• Набор функции аппроксимации групп точек объектами;
• Задание прямой по группе точек с определением ее оптимального положения;
• Определение расстояния по точкам с проекцией на оси системы координат;
• Определение точки пересечения двух линий;
• Определение расстояния от точки до линии с проекцией на оси системы координат;
• Определение угла по трем известным точкам;
• Определение угла по двум пересекающимся линиям;
• Определение площади по координатам;
• Определение диаметра окружности (цилиндра) по измеренным точкам и оценка величины отклонений координат измеренных точек от построенной «идеальной» окружности;
• Определение координат центра окружности по измеренным на ней точкам;
• Формирование отчетов о полученных в процессе вычислений значениях и погрешностях в формате html.

Третья составная часть системы MONMOS - это программа 3-Dim. Исходными данными для работы программы являются результаты полевых измерений, которые возможно получать как напрямую из тахеометров NET05AXII/NET1AXII, так и из контроллера. Кроме этого, в качестве исходных, используются проектные данные, поступающие из проектирующих систем в графическом и табличном видах. В дальнейшем принятые данные используются для сравнения проектных и измеренных значений, фильтрации недоброкачественных результатов, построения векторов ошибок. 3-Dim дает возможность провести процедуру оптимизации допусков, позволяющим уменьшить трудозатраты при доводке деталей.

Физический смысл процесса заключается во взаимном ориентировании запроектированной и измеренной модели с целью минимизации расхождений.

Помимо этого, программа 3-DIM позволяет производить контроль геометрического положения точек относительно друг друга, производить статистический анализ полученных отклонений. Основные функции программы приведены в таблице 2.

Система MONMOS обычно используется на заводах, где к точности геометрических параметров производимой продукции предъявляются очень высокие требования, а сами изделия достигают значительных размеров. Система MONMOS широко используется на ведущих судоверфях Европы, Кореи и США. Она нашла применение в авиастроительной промышленности, при сборке вагонов для скоростных поездов, при выходном контроле на заводах металлоконструкций, при монтаже оборудования прокатных станов и целлюлозно-бумажных комбинатов. Многолетний опыт использования, постоянно совершенствующаяся конструкция аппаратной части, развитие программного обеспечения делают систему MONMOS незаменимым помощником на целом ряде производств.