一种大型构件三维空间剖面圆度检测方法技术

一种大型构件三维空间剖面圆度检测方法，利用全站仪非接触激光测量，同时将测量数据实时传送给计算机分析处理，将测量点投影到以最小二乘法或特征值法计算出的投影平面，并剔除不符合条件的测量点，得出最佳投影评定平面，计算出评定中心和最佳半径，得到各个剖面测量点的圆度评定值。数据采集自动化程度高、采集、分析无缝连接；利用计算机辅助使得测量分析过程可视化性强，数据和图形关联显示，便于操作人员准确把握测量分析过程。对大型构件的任意剖面圆度进行实时测量、检测，可以实时得到测量结果，还可以根据测量数据随时增减测量点或对某一个测量点重新测量。大大简化了对大型构件的剖面圆度判断难度，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，利用全站仪非接触激光测量，同时将测量数据实时传送给计算机分析处理，将测量点投影到以最小二乘法或特征值法计算出的投影平面，并剔除不符合条件的测量点，得出最佳投影评定平面，计算出评定中心和最佳半径，得到各个剖面测量点的圆度评定值。数据采集自动化程度高、采集、分析无缝连接；利用计算机辅助使得测量分析过程可视化性强，数据和图形关联显示，便于操作人员准确把握测量分析过程。对大型构件的任意剖面圆度进行实时测量、检测，可以实时得到测量结果，还可以根据测量数据随时增减测量点或对某一个测量点重新测量。大大简化了对大型构件的剖面圆度判断难度，提高了工作效率。【专利说明】
本专利技术涉及钢结构加工或者工业测量，具体说是。
技术介绍
圆柱、圆锥、椭圆柱、球等形状规则的几何体大型构件生产建造中随处可见，尤其是钢质构件，如储油罐、潜艇耐压壳体等，这些构件剖面通常为圆形。从理论上讲，在均布载荷作用下，结构断面不会产生弯曲力矩。但如果断面产生了偏离理论圆的初挠度，则会因为弯矩作用而产生附加弯曲应力，使结构受力状态发生变化，打破原有的力矩平衡状态，初挠度越大，弯曲应力就会越大。大量的结构模型试验表明，结构的毁环大多是从初挠度比较严重的部位开始的。由此可见，构件结构强度与构件断面形状偏离理论圆形的程度，即初挠度的大小，有着直接的关系。因此，在构件建造过程中必须要对其初挠度进行测量和评定，对不符合建造标准的部位进行超差加强，以保证构件结构强度安全系数满足要求。目前，国内构件径向初挠度一般采取撑杆法进行测量，操作繁琐，测量精度不高，自动化程度低，这使得现有方法严重降低了结构强度方面的可靠性。在大型钢构件建造实践统计中发现，撑杆测量方法存在约1.3~1.7%的草率点，即人为误差，如测量工具使用不规范、读数和记录不准确、数据处理错误等，此外还有测量仪器本身精度不高等客观因素的影响。同时，国内至今尚未对撑杆测量法进行可靠性分析。如果要求构件结构强度提高，那么就要求径向初挠度最大值必须减小，但是现有的撑杆测量方法不能满足测量的精度要求，因此亟需寻找一种测量精度更高、更自动化的方法来解决这一问题。对剖面圆径向初挠度的检测实际也可用于对剖面圆圆度的检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，提供从设备架设、判断过程到判断结果的全面的测量、计算、判断方法，大幅提高工作效率、测量精度和劳动强度。所述大型构件三维空间剖面圆度检测方法，其特征是:按照如下步骤进行检测:第一步、在待测剖面圆上设置多个待测的测量点标记，选择地点架设全站仪；第二步、确立三维坐标轴X轴、y轴、Z轴和坐标原点O,用全站仪测量待测点参数，计算出待测剖面圆上的每个待测点的三维坐标(Xi，Yi, Zi);其中X1、y1、Zi为所测出的测点在xyz坐标系中的三维坐标值；第三步、利用所获得的测点三维坐标数据，以最小二乘法或特征值法计算平面方程的平面参数VBciXc^Dtl，以此计算结果为基础，通过剔除测点中的异常点，获取最佳测点拟合平面的平面拟合方程参数Α、B、C、D，以此平面作为圆形构件剖面圆度的评定平面；第四步、 将所有测点的坐标投影到评定平面上，依公式【权利要求】1.，其特征是:按照如下步骤进行检测: 第一步、在待测剖面圆上设置多个待测的测量点标记，选择地点架设全站仪； 第二步、确立三维坐标轴X轴、y轴、Z轴和坐标原点O，用全站仪测量待测点参数，计算出待测剖面圆上的每个待测点的三维坐标(Xi，yi，Zi);其中X1、y1、Zi为所测出的测点在xyz坐标系中的三维坐标值； 第三步、利用所获得的测点三维坐标数据，以最小二乘法或特征值法计算平面方程V+B^+Qz=^的平面参数VBciXc^Dtl，以此计算结果为基础，通过剔除测点中的异常点，获取最佳测点拟合平面的平面拟合方程参数A、B、C、D，以此平面作为圆形构件剖面圆度的评定平面； 第四步、将所有测点的坐标投影到评定平面上，依公式 2.根据权利要求1所述的大型构件三维空间剖面圆度检测方法，其特征是:所述全站仪与计算机建立信号通讯连接，将全站仪所测数据实时传送给所述计算机进行处理计算。3.根据权利要求1所述的大型构件三维空间剖面圆度检测方法，其特征是:所述第二步中，用全站仪测量待测点参数后，计算待测剖面圆上的每个待测点三维坐标Uyyyzi)的具体算式为:Xi=C.sin Y，y^b, Zi=C.cos Y， 其中C为待测点在XOZ平面的投影点到原点O的平距，b为待测点到XOZ平面的投影点之间的高差，Y为全站仪与Z轴的夹角。4.根据权利要求1所述的大型构件三维空间剖面圆度检测方法，其特征是:所述第三步的获取最佳测点拟合平面的平面拟合方程参数A、B、C、D的步骤如下: (1)利用最小二乘法或特征值法计算得到平面参数的初始值&、B。、Cc^Dtl； (2)利用计算出的Ac^B。、Cc^Dtl值，根据下式计算出每个测点至拟合平面的距离Cli: φ=|Α0.Xi+B0.Yi+C0.Z1-D0I ; (3)利用下式计算距离Cli的标准偏差σ: 【文档编号】G01C7/00GK103900528SQ201210586551【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日 【专利技术者】朱志洁, 彭飞, 王中, 吕井勇, 杨帅, 闵少松, 张涛, 王鹏, 闫富玉 申请人:朱志洁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型构件三维空间剖面圆度检测方法，其特征是：按照如下步骤进行检测：第一步、在待测剖面圆上设置多个待测的测量点标记，选择地点架设全站仪；第二步、确立三维坐标轴x轴、y轴、z轴和坐标原点O，用全站仪测量待测点参数，计算出待测剖面圆上的每个待测点的三维坐标（xi，yi，zi）；其中xi、yi、zi为所测出的测点在xyz坐标系中的三维坐标值；第三步、利用所获得的测点三维坐标数据，以最小二乘法或特征值法计算平面方程A0x+B0y+C0z=D0的平面参数A0、B0、C0、D0，以此计算结果为基础，通过剔除测点中的异常点，获取最佳测点拟合平面的平面拟合方程参数A、B、C、D，以此平面作为圆形构件剖面圆度的评定平面；第四步、将所有测点的坐标投影到评定平面上，依公式x=A(D-Byi-Czi)+(1-A2)xiy=B(D-Axi-Czi)+(1-B2)yiz=C(D-Axi-Byi)+(1-C2)zi,]]>可以得到各测点在评定平面上的投影点坐标（x，y，z）；第五步、以最小二乘法拟合圆，得到圆的最佳拟合半径和圆心：ao=1nΣi=1nxibo=1nΣi=1nyi,]]>获得所述评定平面的评定中心坐标值（ao，bo），代入下述公式：Ri=(xi-ao)2+(yi-bo)2,]]>得到测点到评定中心的距离Ri，以下述公式得到测点的径向初挠度fi的值：fi=Ri‑Ro式中Ro表示最佳拟合半径，以测点的径向初挠度fi的值评定剖面圆的圆度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志洁，彭飞，王中，吕井勇，杨帅，闵少松，张涛，王鹏，闫富玉，
申请(专利权)人：朱志洁，
类型：发明
国别省市：湖北;42