高空悬臂主拱节段的精准拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，包括：S1.选取相邻的两段主拱，在两段主拱上分别设置第一标靶以及第二标靶；S2.主拱节段在地面预拼时，计算第一标靶对应的相机位姿A以及第二标靶对应的相机位姿B，并计算相机位姿A与相机位姿B之间的差值U；S3.主拱节段在高空拼接时，计算第一标靶对应的相机位姿A

【技术实现步骤摘要】
高空悬臂主拱节段的精准拼接方法


[0001]本专利技术涉及高空悬臂拼接领域，具体涉及一种高空悬臂主拱节段的精准拼接方法。

技术介绍

[0002]随着交通基础设施建设的深入，山区桥梁成为常态。拱桥因其具有其他桥型无法比拟的优势，在交通路网建设中占据举足轻重的地位，成为山区桥梁建设的排头兵，应用日趋广泛。
[0003]大跨度拱桥一般采用斜拉扣挂的施工方式，其主拱节段的高空悬臂拼接是必然。而主拱节段拼接质量直接影响着主拱的线形、承载能力、美观和安全，因此，减少拼接误差对保证主拱线形极为重要。
[0004]目前，现有的主拱节段拼接控制方法，主要是通过设置水准基点以及观测点，测量观测点坐标，计算获取节段间相对位置。该方法存在拼接时间长，拼接中测量步骤繁琐，拼接精度较低，不能实时反馈结构状态等问题。
[0005]因此，需要一种新的主拱节段精准拼接方法，能够解决以上问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，能够有效提高拼接精度，减小了拼接误差，缩短了拼接周期。
[0007]本专利技术的高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，包括如下步骤：
[0008]S1.选取处于预拼接状态的相邻的两段主拱，在两段主拱上分别设置第一标靶以及第二标靶；
[0009]S2.主拱节段在地面预拼时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得到第一标靶对应的相机位姿A以及第二标靶对应的相机位姿B，并计算得到相机位姿A与相机位姿B之间的差值U；
[0010]S3.主拱节段在高空拼接时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得到第一标靶对应的相机位姿A
′
以及第二标靶对应的相机位姿B
′
，并计算得到相机位姿A
′
与相机位姿B
′
之间的差值U
′
；
[0011]S4.判断所述差值U
′
与所述差值U是否一致，若否，则实时调整高空拼接的施工操作使得所述差值U
′
与所述差值U一致；若是，则不做调整；
[0012]S5.按照步骤S1
‑
S4类推，完成所有主拱节段的拼接。
[0013]进一步，所述第一标靶为依次连接四个第一子标靶的中心而形成的封闭区域。
[0014]进一步，所述相机位姿A包括世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵R
A
以及平移向量t
A
。
[0015]进一步，根据如下公式确定相机位姿A：
[0016]wp＝KP
C
＝K(R
A
×
P
W
+t
A
)；
[0017]其中，w为点在相机坐标系下的深度，p为点在像素坐标系下的坐标，K为相机的内参矩阵，P
C
为点在相机坐标系下的坐标，P
W
为点在世界坐标系下的坐标。
[0018]进一步，所述第二标靶为依次连接四个第二子标靶的中心而形成的封闭区域。
[0019]进一步，所述相机位姿B包括世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵R
B
以及平移向量t
B
。
[0020]进一步，根据如下公式确定相机位姿B：
[0021]wp＝KP
C
＝K(R
B
×
P
W
+t
B
)；
[0022]其中，w为点在相机坐标系下的深度，p为点在像素坐标系下的坐标，K为相机的内参矩阵，P
C
为点在相机坐标系下的坐标，P
W
为点在世界坐标系下的坐标。
[0023]进一步，所述差值U包括相机位姿A与相机位姿B之间分别在x方向、y方向、z方向的位移差值以及相机位姿A与相机位姿B之间分别在x方向、y方向、z方向的转角差值。
[0024]进一步，所述差值U
′
包括相机位姿A
′
与相机位姿B
′
之间分别在x方向、y方向、z方向的位移差值以及相机位姿A
′
与相机位姿B
′
之间分别在x方向、y方向、z方向的转角差值。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，通过在高空拼接时实时对比第一标靶与第一标靶的相对位置与在工厂或现场做的预拼接标定的相对位置，并依据相对位置中六个自由度的差值实时调整高空拼接的角度、距离以及位置，从而实现了高精度的拼接，减小了拼接误差，缩短了拼接周期，且能做到动态实时反馈拼接状态，保证了成拱线形。
附图说明
[0026]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0027]图1为本专利技术的拼接方法流程示意图；
[0028]图2为本专利技术的子标靶示意图；
[0029]图3为本专利技术的x,y,z方向位移以及x,y,z方向转角六自由度示意图；
[0030]图4为本专利技术的预拼接状态下相机识别标靶1'的六自由度示意图；
[0031]图5为本专利技术的预拼接状态下相机识别标靶2'的六自由度示意图；
[0032]图6为本专利技术的高空拼接状态下相机识别标靶1'的六自由度示意图；
[0033]图7为本专利技术的高空拼接状态下相机识别标靶2'的六自由度示意图；
[0034]图8为本专利技术的高空拼接状态下相机识别两个标靶相对位置示意图。
具体实施方式
[0035]以下结合说明书附图对本专利技术做出进一步的说明，如图所示：
[0036]本专利技术的高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，包括如下步骤：
[0037]S1.选取处于预拼接状态的相邻的两段主拱，在两段主拱上分别设置第一标靶以及第二标靶；
[0038]S2.主拱节段在地面预拼时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得到第一标靶对应的相机位姿A以及第二标靶对应的相机位姿B，并计算得到相机位姿A与相机位姿B之间的差值U；
[0039]S3.主拱节段在高空拼接时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得
到第一标靶对应的相机位姿A
′
以及第二标靶对应的相机位姿B
′
，并计算得到相机位姿A
′
与相机位姿B
′
之间的差值U
′
；其中，可以使用携带了相机的无人机对高空拼接的主拱进行拍摄，并采用现有技术对无人机进行拍摄控制和飞行控制以及接收并处理无人机拍摄的图像信息和视频信息；
[0040]S4.判断所述差值U
′
与所述差值U是否一致，若否，则实时调整高空拼接的施工操作使得所述差值U
′
与所述差值U一致；若是，则不做调整；
[0041]S5.按照步骤S1
‑
S4类推，完成所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，其特征在于：包括如下步骤：S1.选取处于预拼接状态的相邻的两段主拱，在两段主拱上分别设置第一标靶以及第二标靶；S2.主拱节段在地面预拼时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得到第一标靶对应的相机位姿A以及第二标靶对应的相机位姿B，并计算得到相机位姿A与相机位姿B之间的差值U；S3.主拱节段在高空拼接时，使用相机对第一标靶以及第二标靶进行拍摄，计算得到第一标靶对应的相机位姿A
′
以及第二标靶对应的相机位姿B
′
，并计算得到相机位姿A
′
与相机位姿B
′
之间的差值U
′
；S4.判断所述差值U
′
与所述差值U是否一致，若否，则实时调整高空拼接的施工操作使得所述差值U
′
与所述差值U一致；若是，则不做调整；S5.按照步骤S1
‑
S4类推，完成所有主拱节段的拼接。2.根据权利要求1所述的高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，其特征在于：所述第一标靶为依次连接四个第一子标靶的中心而形成的封闭区域。3.根据权利要求2所述的高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，其特征在于：所述相机位姿A包括世界坐标系到相机坐标系的旋转矩阵R
A
以及平移向量t
A
。4.根据权利要求1所述的高空悬臂主拱节段的精准拼接方法，其特征在于：根据如下公式确定相机位姿A：wp＝KP
C
＝K(R
A
×
P
W
+t
A
)；其中，w为点在相机坐标系下的深度，p...

【专利技术属性】
技术研发人员：王邵锐，李钰成，程崇晟，崔维康，向正松，章文峰，周建庭，
申请(专利权)人：四川公路桥梁建设集团有限公司重庆渝湘复线高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：