一种加工钻孔的快速划线方法
阅读：23发布：2020-05-15
专利汇可以提供一种加工钻孔的快速划线方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供的一种加工钻孔的快速划线方法，包括：对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据；其中，所述扫描数据包括所述杆件的多个侧面的数据；根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型；在所述三维精细模型中确定 定位 线的 位置 ；根据所述定位线在所述三维精细模型中的位置，将所述定位线投射到所述杆件上对应的位置，以辅助人工描线。本发明方法提高了划线 精度 ，避免了钻孔孔群偏移的问题。，下面是一种加工钻孔的快速划线方法专利的具体信息内容。
1.一种加工钻孔的快速划线方法，其特征在于，包括：
对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据；其中，所述扫描数据包括所述杆件的多个侧面的数据；
根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型；
在所述三维精细模型中确定定位线的位置；
根据所述定位线在所述三维精细模型中的位置，将所述定位线投射到所述杆件上对应的位置，以辅助人工描线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据之前，还包括：
将所述杆件固定在划线平台上，并为所述杆件设置监控点；其中，所述监控点的用于监控所述杆件是否发生形变或位移。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据，包括：
在杆件的两端均匀设站，获得多个站点；
通过所述多个站点对所述杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型，包括：
在杆件的两端分别设置两个以上的控制点；
采用全站仪对所述控制点的相对位置进行测量，建立控制坐标系；
通过靶标球将所述多个侧面的数据进行拼接，获得所述杆件的整体数据；
将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，生成所述三维精细模型。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制点的数量为2个或3个。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，生成所述三维精细模型，包括：
将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，构建所述杆件的初始模型；
根据温度参数对所述初始模型进修正，获得所述三维精细模型；其中，温度参数为所述杆件实际使用环境的温度。
7.根据权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，所述对杆件进行扫描，包括：
采用三维激光扫描仪对所述杆件进行扫描。
一种加工钻孔的快速划线方法
技术领域
背景技术
[0002] 目前对钢桥的钢箱梁进行制造时，可采用“后孔法”施工，即需要进行节段预拼。在预拼时，重新磨孔配钻实现连接板或者部分构件的连接，但由于连接板不是标准件，会产生桥位现场使用混乱问题，以及桥位钻孔时配孔钻孔不方便、效率低。另外，也可采用“先孔法”制造，在“先孔法”过程中存在预拼、施工问题导致构件与连接板上面穿孔率不高，若采用同材质及规格的“模箱”设计，效率慢。对于异性不规则构件，使用重复性低，施工成本高。而无论“后孔法”还是“先孔法”施工中，均对三维数控钻床对划线要求高，尤其是坐标系转化复杂，若划线出现误差就会产生孔群偏移或者错位问题。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种加工钻孔的快速划线方法，提高了划线的精确性，可避免孔群偏移的问题。
[0005] 本申请通过一实施例提供如下技术方案：
[0006] 一种加工钻孔的快速划线方法，包括：
[0007] 对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据；其中，所述扫描数据包括所述杆件的多个侧面的数据；
[0008] 根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型；
[0010] 根据所述定位线在所述三维精细模型中的位置，将所述定位线投射到所述杆件上对应的位置，以辅助人工描线。
[0011] 优选地，所述对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据之前，还包括：
[0012] 将所述杆件固定在划线平台上，并为所述杆件设置监控点。
[0013] 优选地，所述对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据，包括：
[0014] 在杆件的两端均匀设站，获得多个站点；
[0015] 在所述多个站点对所述杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据。
[0016] 优选地，所述根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型，包括：
[0017] 在杆件的两端分别设置两个以上的控制点；
[0018] 采用全站仪对两个以上的所述控制点的相对位置进行测量，建立控制坐标系；
[0019] 通过靶标球将所述多个侧面的数据进行拼接，获得所述杆件的整体数据；
[0020] 将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，生成所述三维精细模型。
[0021] 优选地，所述控制点的数量为2个或3个。
[0022] 优选地，所述将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，生成所述三维精细模型，包括：
[0023] 将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，构建所述杆件的初始模型；
[0024] 根据温度参数对所述初始模型进修正，获得所述三维精细模型；其中，温度参数为所述杆件实际使用环境的温度。
[0025] 优选地，对所述杆件进行扫描时采用三维激光扫描仪扫描。
[0026] 本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0027] 本发明提供的一种加工钻孔的快速划线方法，与现有技术相比，通过对杆件进行扫描，获得杆件的扫描数据；其中，扫描数据包括杆件的多个侧面的数据；根据扫描数据，构建杆件的三维精细模型；在三维精细模型中确定定位线的位置；根据定位线在三维精细模型中的位置，将定位线投射到杆件上对应的位置，以辅助人工描线。定位线是基于三维精细模型上对应的定位线进行投射标记到杆件上的，在人工划线的过程中不会对定位线产生影响，此时保证杆件的稳定性就可进行精确的划线，提高了划线的精确性，可避免孔群偏移。
附图说明
[0029] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0030] 图1是本发明较佳实施例提供的一种加工钻孔的快速划线方法的工艺流程图；
[0031] 图2是本发明较佳实施例中设站及布设靶标的扫描原理示意图。
具体实施方式
[0032] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0033] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0035] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0036] 请参照图1，本实施例提供一种加工钻孔的快速划线方法，包括：
[0037] 步骤S10：对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据；其中，所述扫描数据包括所述杆件的多个侧面的数据；
[0038] 步骤S20：根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型；
[0039] 步骤S30：在所述三维精细模型中确定定位线的位置；
[0040] 步骤S40：根据所述定位线在所述三维精细模型中的位置，将所述定位线投射到所述杆件上对应的位置，以辅助人工描线。
[0041] 本实施例中通过对需要钻孔划线的杆件进行扫描，并构建相应的三维精细模型，通过三维精细模型确定定位线的位置；然后通过投影的方式将定位线投射到杆件上的对应划线的位置，辅助人工进行快速描线。定位线是通过投射的方式标记到杆件上的，在人工划线的过程中不会对定位线产生影响，此时保证杆件的稳定性就可进行精确的划线。
[0042] 本实施例中，钻孔时可在三维数控钻床上进行钻孔，在钻孔之前首先需要对带钻孔的杆件进行划线。本实施例中的杆件包括但不限于板状的杆件、工字形的杆件等。为了保证划线的准确性，可在步骤S10之前，对杆件进行固定。
[0043] 具体的，可将杆件固定在划线平台上，并为杆件设置监控点。通过设置监控点，对杆件的位置进行监测，避免杆件在后续的扫描或划线过程中产生移动，导致模型构建或划线不精确。具体实施时，可在划线平台上和杆件上均设置监控点，如在划线平台上设置一监控点，在杆件上设置3个监控点，4个监控点中的任意3个均不在一条直线上。监控杆件上的监控点相对于划线平台上的监控点是否发生位置变化，就可确定在作业过程中杆件是否发生位移。检测的方式可在固定位置标记标记线或采用全站仪监测，还可以采用激光装置照射监测点，观察激光装置的照射点是否脱离监测点，等。例如，当固定的杆件为工字形杆件时，通过监测点对杆件的位置进行监测就可确保杆件两侧腹板中心线在同一平面位置。
[0045] 步骤S10：对杆件进行扫描，获得所述杆件的扫描数据；其中，所述扫描数据包括所述杆件的多个侧面的数据。
[0046] 具体的，本实施例中可采用三维激光扫描仪对杆件进行扫描。在扫描时，可在杆件的两端进行均匀设站，确定多个站点；然后在多个站点对杆件进行扫描，获得杆件的扫描数据。均匀设站可保证扫描数据的准确性；同时在后续进行数据拼接时，可保证一定的对称性。
[0047] 杆件的多个侧面，至少包括杆件的两个端面、两侧的腹板面以及上下侧面。
[0048] 例如，架设仪器前，先在杆件两侧选好仪器位置和靶标位置，确保在扫描进行时不会被打断或发生遮挡。布设好靶标球，架好扫描仪，设置好扫描参数，就可以进行扫描了。具体实施时可按图2(方框表示扫描范围，方框重合部分具有靶标)中的方式进行设站(图2中包括站1、站2以及站3)和靶标布设，站与站之间相隔15-30米，站点与站点之间的杆件上的扫描重叠区域布设靶标，靶标数量大于3个。
[0049] 步骤S20：根据所述扫描数据，构建所述杆件的三维精细模型。
[0050] 在步骤S20中，构建三维精细模型的过程可包括如下步骤：
[0051] 步骤S21：在杆件的两端分别设置两个以上的控制点。
[0052] 在步骤S21中，优选地，可设置两个或三个控制点，这样可减少控制点变化带来的系统误差，提高模型构建的精确性。
[0053] 步骤S22：采用全站仪对两个以上的所述控制点的相对位置进行测量，建立控制坐标系。
[0054] 通过对控制点的测量可建立统一的控制坐标系，同时可确定控制点的坐标以及布设的靶标的坐标。
[0055] 步骤S23：通过靶标球将所述多个侧面的数据进行拼接，获得所述杆件的整体数据。
[0056] 在进行数据拼接配准的时候，可通过两个数据中包含的相同的平面靶标进行拟合配准，在进行扫描时可对靶标球进行精细的扫描，提高拟合精度。
[0057] 步骤S24：将所述整体数据转换到所述控制坐标系中，生成所述三维精细模型。
[0058] 在步骤S24中，可通过平面靶标与全站仪建立的控制坐标系进行联系，之后进行转换时按照 进行坐标转换，X、Y、Z分别为整体数据中的点在控制坐标系中的坐标位置，S表示扫描位置到扫描点的距离，α为水平角，θ为高度角。
[0059] 在步骤S24中，还具体包括：将整体数据转换到控制坐标系中，构建杆件的初始模型；根据温度参数对初始模型进修正，获得三维精细模型；其中，温度参数为杆件实际使用环境的温度。
[0060] 其中，初始模型为未经修正的杆件的三维模型。温度参数会对杆件的热胀冷缩产生较大的影响，因此需要根据杆件实际环境温度(即，最终装配使用时的环境温度)，对模型进行一定的补偿修正，不同的杆件，修正量不同，可视杆件种类而定。另外，在初始化模型中，可能存在产生扭曲的系统线，此时需要将系统线(如初始模型中本应当为直线的线条)进行修正。另外，还可对杆件本身重力以及受到的压力进行补偿修正，提高模型的精确性。最后，由于杆件设计未考虑施工误差累计，还可将三维精细模型与设计参数进行对比，计算其偏差，再次进行修正，以使三维精细模型更加接近实际使用参数。
[0061] 通过步骤S22-S24就可将扫描得到的杆件的平面数据，转化为三维精细模型。
[0062] 步骤S30：在所述三维精细模型中确定定位线的位置；
[0063] 在步骤S30中，由于三维精细模型已经是划线平台上的杆件的三维模型，并且是足够准确的模型，此时将需要进行人工划线的位置在三维精细模型中标记出来作为定位线即可。例如，在当需要在杆件两侧的中心线位置进行划线时，可在三维精细模型中的中心线位置添加定位线。
[0064] 步骤S40：根据所述定位线在所述三维精细模型中的位置，将所述定位线投射到所述杆件上对应的位置，以辅助人工描线。
[0065] 在步骤S40中，具体投射时，可采用全站仪放样在杆件上确定对应的投射位置，然后采用激光的方式进行投射。另外，也可直接由三维激光扫描仪进行线条的投射，由于三维精细模型与实际杆件的形状为一一对应的，定位线可准确的投射到杆件上的具体位置，人工描线的过程中可参考杆件上投射的定位线，并且投射的定位线不会受到施工过程的影响，另外由于监控点的存在，可以监测划线过程中杆件是否发生形变和位移，保证划线的准确性。
[0066] 综上所述，本实施例提供的一种加工钻孔的快速划线方法，通过对杆件进行扫描，获得杆件的扫描数据；其中，扫描数据包括杆件的多个侧面的数据；根据扫描数据，构建杆件的三维精细模型；在三维精细模型中确定定位线的位置；根据定位线在三维精细模型中的位置，将定位线投射到杆件上对应的位置，以辅助人工描线。定位线是基于三维精细模型上对应的定位线进行投射标记到杆件上的，在人工划线的过程中不会对定位线产生影响，此时保证杆件的稳定性就可进行精确的划线，提高了划线的精确性，可避免钻孔孔群偏移。
[0067] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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