便捷式钢管轴心定位装置及拱桥线形控制方法 |
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申请号 | CN202311765698.1 | 申请日 | 2023-12-20 | 公开(公告)号 | CN117738096A | 公开(公告)日 | 2024-03-22 |
申请人 | 重庆交通大学; | 发明人 | 杨理贵; 程崇晟; 王邵锐; 黄博; 崔晓璐; 邓宇航; 刘纪轩; 陈俊鑫; | ||||
摘要 | 本 发明 提供的一种便捷式 钢 管轴心 定位 装置,包括套筒、 中轴 、中轴套、标靶以及 支撑 杆;所述支撑杆为两组且每一组至少为3个,同一组支撑杆的轴线垂直于套筒的轴线;两组支撑杆分别设置于套筒的两端;所述中轴套为两个且均与套筒同轴设置且中轴套固定连接于套筒,所述中轴套分列于套筒的轴向两端,所述中轴的两端分别穿过两个中轴套且中轴被驱动地绕自身轴线转动;所述标靶固定设置于中轴的一端端面;所述中轴固定设置有两组结构相同的驱动组件,每一组驱动组件对应于一组支撑杆,所述驱动组件在中轴顺 时针 转动或者逆时针转动时驱动支撑杆沿套筒的径向向 外延 伸或者向内缩短。通过上述装置能够快速测量拱肋管口圆心坐标。 | ||||||
权利要求 | 1.一种便捷式钢管轴心定位装置,其特征在于:包括套筒、中轴、中轴套、标靶以及支撑杆; |
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说明书全文 | 便捷式钢管轴心定位装置及拱桥线形控制方法技术领域[0001] 本发明涉及一种拱桥施工领域,尤其涉及一种便捷式钢管轴心定位装置及拱桥线形控制方法。 背景技术[0003] 现有技术利用全站仪测量钢管外壁腰线,以此代表拱肋中轴线位置,由于钢管拱肋的圆弧面不具有代表性,且测量棱镜固定位置随意,虽能近似反映横偏,但难以精准找到钢管拱肋中轴线标高及里程,进而难以精确定位拱桥弦杆轴心三维空间姿态,常常因信息不全而反复调整拱肋姿态和试错,导致全程监控拱桥悬拼施工时的拱肋变形精度难以保证,效率不高。 [0004] 因此,为解决上述技术问题,亟需提出一种新的技术手段。 发明内容[0005] 有鉴于此,本发明提供一种高精度的轴心定位装置,并通过计算实际拱肋节段管口圆心坐标和预测拱肋节段管口圆心坐标的偏差,对悬吊的拱肋节段不断进行修正。 [0006] 本发明提供的一种便捷式钢管轴心定位装置,包括套筒、中轴、中轴套、标靶以及支撑杆; [0007] 所述支撑杆为两组且每一组至少为3个,同一组支撑杆的轴线垂直于套筒的轴线,所述同一组支撑杆沿套筒的圆周方向均匀布置;两组支撑杆分别设置于套筒的两端; [0008] 所述中轴套为两个且均与套筒同轴设置且中轴套固定连接于套筒,所述中轴套分列于套筒的轴向两端,所述中轴的两端分别穿过两个中轴套且中轴被驱动地绕自身轴线转动; [0009] 所述标靶固定设置于中轴的一端端面; [0012] 所述主动锥齿轮同轴固定设置于中轴上,且主动锥齿轮位于套筒筒内; [0014] 进一步,还设置有外环,所述外环为两个,所述外环与套筒同轴设置且所述外环的内径大于套筒的外径; [0015] 所述中轴套外侧壁固定设置有第一连接杆和第二连接杆,所述中轴套的外侧壁通过第一连接杆固定连接于外环,所述中轴套的外侧壁通过第二连接杆固定连接于套筒,所述第一连接杆和第二连接杆均设置为3个,3个第一连接杆绕外环的圆周方向等间距设置,3个第二连接杆绕套筒的圆周方向等间距设置。 [0016] 进一步,所述支撑杆的外端端部设置有圆环,所述支撑杆的外端端部与圆环的外侧壁固定连接且圆环的轴线与套筒的轴线平行; [0017] 所述支撑杆外套有限位套管,所述限位套管与外环的外侧壁固定连接且限位套管的轴线与套筒的轴线垂直,所述支撑杆的侧壁设置有限位块,所述限位块嵌入于设置于限位套管的滑槽内且限位块与滑槽滑动配合,滑槽的长度方向与限位套管的轴向一致。 [0018] 进一步,所述标靶为建筑专用测量棱镜,所述棱镜的中心点和中轴截面圆心重合。 [0019] 进一步,还设置有把手,所述把手设置于中轴套和标靶之间,用于驱动中轴绕自身轴线转动。 [0020] 相应地,本发明还提供一种基于便捷式钢管轴心定位装置的拱桥线形控制方法,包括以下步骤: [0021] S1.使用便捷式钢管轴心定位装置快速测量拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标; [0022] S2.在拱肋首节段上设置外置棱镜,并测量外置棱镜中心点的地面全局坐标; [0023] 所述外置棱镜为焊接在拱肋节段外部的测量棱镜,在拱肋首节段上不少于3个; [0024] S3.根据外置棱镜中心点地面全局坐标构建拱肋首节段的地面局部坐标系; [0025] S4.根据拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标和地面局部坐标系计算拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标; [0026] S5.测量拱肋首节段上外置棱镜中心点的空中全局坐标,并选取构建地面局部坐标系的点构建空中局部坐标系; [0027] S6.根据拱肋首节段的空中局部坐标系和拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标,计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标; [0028] S7.计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋节段管口圆心的空中全局坐标的偏差,判断偏差是否等于0,如是,则进入步骤S8,如否,则调整拱肋节段管口的位置与角度,重复步骤S5‑S7,直至偏差等于0; [0029] S8.拱肋首节段之外的其余拱肋节段重复步骤S1‑S7; [0030] 其中,外置棱镜在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上不少于2个;并且在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上,空中局部坐标系根据外置棱镜中心点的全局坐标和前一拱肋节段的管口圆心坐标计算得到。 [0031] S1.使用便捷式钢管轴心定位装置快速测量拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标; [0032] S2.在拱肋首节段上设置外置棱镜,并测量外置棱镜中心点的地面全局坐标; [0033] 所述外置棱镜为焊接在拱肋节段外部的测量棱镜,在拱肋首节段上不少于3个; [0034] S3.根据外置棱镜中心点地面全局坐标构建拱肋首节段的地面局部坐标系; [0035] S4.根据拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标和地面局部坐标系计算拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标; [0036] S5.测量拱肋首节段上外置棱镜中心点的空中全局坐标,并选取构建地面局部坐标系的点构建空中局部坐标系; [0037] S6.根据拱肋首节段的空中局部坐标系和拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标,计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标; [0038] S7.计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋节段管口圆心的空中全局坐标的偏差,判断偏差是否等于0,如是,则进入步骤S8,如否,则调整拱肋节段管口的位置与角度,重复步骤S5‑S7,直至偏差等于0; [0039] S8.除拱肋首节段之外的其余拱肋节段依次重复步骤S1‑S7,直至拼接完成; [0040] 其中,外置棱镜在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上不少于2个;并且在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上,空中局部坐标系根据外置棱镜中心点的全局坐标和前一拱肋节段的管口圆心坐标计算得到。 [0041] 进一步,步骤S4中,通过如下公式计算拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标: [0042] [0043] [0044] 其中,g1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的地面局部坐标, 和分别表示g1,j在地面局部坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,T表示地面局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示拱肋首节段的地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量,G1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的地面全局坐标, 和 分别表示G1,j在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,G1,n表示拱肋首节段上第n个棱镜中心点的地面全局坐标, 和 分别表示G1,n在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标。 [0045] 进一步,步骤S6中,通过如下公式计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标: [0046] [0047] [0048] [0049] 其中,F1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中全局坐标, 和分别表示F1,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,f1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中局部坐标, 和 分别表示f1,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,P表示空中局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示拱肋首节段的空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量。 [0050] 本发明的有益效果:本发明通过便捷式钢管轴心定位装置能够快速、准确的测量出拱肋节段中各个管口的圆心坐标;并且能够最少用3个点反演出拱肋节段所有的关键点信息,并通过不断修正实际拱肋节段管口圆心坐标与预测拱肋节段管口圆心坐标的误差来提高拱肋节段悬拼的精度,确保拱肋安装的质量和安全性。附图说明 [0051] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述: [0052] 图1为本发明便捷式钢管轴心定位装置示意图; [0053] 图2为本发明流程图。 具体实施方式[0055] 本发明提供的一种便捷式钢管轴心定位装置,包括套筒1、中轴2、中轴套3、标靶4以及支撑杆5; [0056] 所述支撑杆5为两组且每一组至少为3个,同一组支撑杆5的轴线垂直于套筒1的轴线,所述同一组支撑杆5沿套筒1的圆周方向均匀布置;两组支撑杆5分别设置于套筒1的两端;且支撑杆5的最外端的端点能够连接形成一个等边三角形为最优实施方案,此时定位的轴心最接近钢管(拱肋节段)的轴心; [0057] 所述中轴套3为两个且均与套筒1同轴设置且中轴套3固定连接于套筒1,所述中轴套3分列于套筒1的轴向两端,所述中轴2的两端分别穿过两个中轴套3且中轴2被驱动地绕自身轴线转动;所述中轴套3和中轴2采用间隙配合;所述中轴套3固定连接于套筒1是为了给中轴2一个支撑,当中轴2和中轴套3采用间隙配合能够保证中轴2的自由转动; [0058] 所述标靶4固定设置于中轴2的一端端面; [0059] 所述中轴2固定设置有两组结构相同的驱动组件6,每一组驱动组件6对应于一组支撑杆5,所述驱动组件6在中轴2顺时针转动或者逆时针转动时驱动支撑杆5沿套筒1的径向向外延伸或者向内缩短。通过上述装置,能够实现对拱肋节段管口圆心的快速精准测量。 [0060] 本实施例中,所述驱动组件6包括主动锥齿轮6.1、从动锥齿轮6.2和驱动杆6.3; [0061] 所述主动锥齿轮6.1同轴固定设置于中轴2上,且主动锥齿轮6.1位于套筒1筒内;两个主动锥形齿轮6.1间的距离大于对应位置驱动杆6.3间的轴向间距; [0062] 所述驱动杆6.3为管状结构,所述驱动杆6.3的一端与从动锥齿轮6.2固定连接,从动锥齿轮6.2与主动锥齿轮6.1啮合,支撑杆5的一端嵌入于驱动杆6.3的另一端且与驱动杆6.3螺纹配合。 [0063] 本实施例中,还设置有外环7,所述外环7为两个,所述外环7与套筒1同轴设置且所述外环7的内径大于套筒1的外径; [0064] 所述中轴套3外侧壁固定设置有第一连接杆7.1和第二连接杆1.1,所述中轴套3的外侧壁通过第一连接杆7.1固定连接于外环7,所述中轴套3的外侧壁通过第二连接杆1.1固定连接于套筒1,所述第一连接杆7.1和第二连接杆1.1均设置为3个,3个第一连接杆7.1绕外环7的圆周方向等间距设置,3个第二连接杆1.1绕套筒1的圆周方向等间距设置。 [0065] 其中,所述第一连接杆7.1和第二连接杆1.1优选通过焊接的方式实现中轴套3和外环7、中轴套3和套筒1的固定连接; [0066] 本实施例中,所述支撑杆5的外端端部设置有圆环5.2,所述支撑杆5的外端端部与圆环5.2的外侧壁固定连接且圆环5.2的轴线与套筒1的轴线平行;所述支撑杆5的外端端部设置有圆环5.2能够避免支撑杆5和钢管内侧壁卡死; [0067] 所述支撑杆5外套有限位套管5.1,所述限位套管5.1与外环7的外侧壁固定连接且限位套管5.1的轴线与套筒1的轴线垂直,所述支撑杆5的侧壁设置有限位块,所述限位块嵌入于设置于限位套管5.1的滑槽内且限位块与滑槽滑动配合,滑槽的长度方向与限位套管5.1的轴向一致。 [0068] 本实施例中,所述标靶4为建筑专用测量棱镜,所述棱镜的中心点和中轴2截面圆心重合,所述建筑专用测量棱镜为现有技术,在此不加以赘述。 [0069] 本实施例中,还设置有把手8,所述把手8设置于中轴套3和标靶4之间,用于驱动中轴2绕自身轴线转动。 [0070] 本发明通过把手8驱动中轴2转动,中轴2驱动主动锥齿轮6.1转动,主动锥齿轮6.1驱动从动锥齿轮6.2转动,从动锥齿轮6.2带动驱动杆6.3转动,由于限位块和限位套管5.1限制了支撑杆5的转动,使得支撑杆5只能和驱动杆6.3通过螺纹配合实现支撑杆5沿套筒1的径向向外延伸或者向内缩短。 [0071] 相应地,本发明还提供一种基于便捷式钢管轴心定位装置的拱桥线形控制方法,包括以下步骤: [0072] S1.使用便捷式钢管轴心定位装置快速测量拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标; [0073] S2.在拱肋首节段上设置外置棱镜,并测量外置棱镜中心点的地面全局坐标; [0074] 所述外置棱镜为焊接在拱肋节段外部的测量棱镜,在拱肋首节段上不少于3个; [0075] S3.根据外置棱镜中心点地面全局坐标构建拱肋首节段的地面局部坐标系; [0076] S4.根据拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标和地面局部坐标系计算拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标; [0077] S5.测量拱肋首节段上外置棱镜中心点的空中全局坐标,并选取构建地面局部坐标系的点构建空中局部坐标系; [0078] S6.根据拱肋首节段的空中局部坐标系和拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标,计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标; [0079] S7.计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋节段管口圆心的空中全局坐标的偏差,判断偏差是否等于0,如是,则进入步骤S8,如否,则调整拱肋节段管口的位置与角度,重复步骤S5‑S7,直至偏差等于0; [0080] S8.除拱肋首节段之外的其余拱肋节段依次重复步骤S1‑S7,直至拼接完成; [0081] 其中,外置棱镜在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上不少于2个;并且在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上,空中局部坐标系根据外置棱镜中心点的全局坐标和前一拱肋节段的管口圆心坐标计算得到。 [0082] 通过上述方法,能够使用最少三个点反演出拱肋节段的关键点信息,减少了计算的复杂程度,并且通过不断修正实际拱肋节段管口圆心坐标与预测拱肋节段管口圆心坐标的误差来提高拱肋节段悬拼的精度,确保拱肋安装的质量和安全性。 [0083] 本实施例中,步骤S1中,当拱肋首节段在地面上时,将便捷式钢管轴心定位装置安装在拱肋首节段中,具体地,将靠近外侧的3个支撑杆顶紧在拱肋首节段的内壁上,并露出标靶;使用建筑测量机器人测量标靶中心的地面全局坐标,当标靶中心与拱肋首节段的管口圆心重合时,标靶中心的地面全局坐标即为拱肋首节段管口圆心的地面全局坐标,当标靶中心没有与拱肋首节段的管口圆心重合时,根据标靶中心与拱肋首节段管口圆心的位置偏差计算拱肋首节段的管口圆心坐标;此过程由地面工作人员进行,偏差由工作人员测量,假设标靶中心与拱肋首节段管口圆心的偏差为x轴上的偏差,则在标靶中心的地面全局x坐标上相应的进行加或者减,使用便捷式钢管轴心定位装置测量管口的地面全局坐标后就拆下来。通过便捷式钢管轴心定位装置能够快速测量拱肋节段管口的圆心坐标。 [0084] 本实施例中,步骤S2中,在拱肋首节段上设置外置棱镜,并通过建筑测量机器人测量外置棱镜中心点的地面全局坐标;本申请中的所有外置棱镜结构相同,所述外置棱镜中心点为棱镜的几何中心点; [0085] 所述外置棱镜为焊接在拱肋节段外部的测量棱镜,在拱肋首节段上不少于3个;在拱肋首节段上最少设置3个外置棱镜是因为三点确定一个平面,拱肋首节段上没有其他点的信息,所以最少设置3个外置棱镜,用于后续建立局部坐标系。 [0086] 本实施例中,步骤S3中,拱肋首节段上采用任意3个外置棱镜中心点地面全局坐标建立地面局部坐标系; [0087] 拱肋首节段地面局部坐标系建立公式如下: [0088] [0089] [0090] [0091] 其中, 和 分别表示拱肋首节段地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量,G1,n、G1,n+1和Gi1,n+2分别表示拱肋首节段上第n个、第n+1个和第n+2个外置棱镜中心点的地面全局坐标; [0092] 本实施例中,步骤S4中,通过如下公式计算拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标: [0093] [0094] [0095] 其中,g1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的地面局部坐标, 和分别表示g1,j在地面局部坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,T表示地面局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示拱肋首节段的地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量,G1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的地面全局坐标, 和 分别表示G1,j在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,G1,n表示拱肋首节段上第n个棱镜中心点的地面全局坐标, 和 分别表示G1,n在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标。 [0096] 本实施例中,步骤S5中,使用建筑测量机器人测量外置棱镜中心点的空中全局坐标,并选取构建地面局部坐标系的点构建空中局部坐标系; [0097] 拱肋首节段空中局部坐标系建立公式如下: [0098] [0099] [0100] [0101] 其中, 和 分别表示拱肋首节段空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量,F1,n、F1,n+1和F1,n+2分别表示拱肋首节段上第n个、第n+1个和第n+2个外置棱镜中心点的空中全局坐标。 [0102] 本实施例中,步骤S6中,通过如下公式计算拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标: [0103] [0104] [0105] [0106] 其中,F1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中全局坐标, 和分别表示F1,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,f1,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中局部坐标, 和 分别表示f1,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,P表示空中局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示拱肋首节段的空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量。 [0107] 本实施例中,步骤S7中,计算拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋首节段管口圆心的全局坐标的偏差,判断偏差是否等于0,如是,则进入步骤S8,如否,则调整拱肋节段管口的位置与角度,重复步骤S5‑S7,直至偏差等于0; [0108] 拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋首节段管口圆心的全局坐标的偏差通过如下公式计算: [0109] [0110] 其中,Δ1,j表示拱肋首节段第j个管口圆心的空中全局坐标与预设全局坐标的偏差,E1,j表示拱肋首节段第j个管口圆心的预设全局坐标, 和 分别表示E1,j在全局坐标系下的x轴、y轴和z轴的坐标。 [0111] 本实施例中,步骤S8中,除拱肋首节段之外的其余拱肋节段依次重复步骤S1‑S7,直至拼接完成;这里的依次重复步骤S1‑S7就是指,当拱肋首节段安装好后,第2个拱肋节段按照步骤S1‑S7进行安装,然后安装第3个拱肋节段,依次安装拱肋节段,直至所有拱肋节段安装完成。 [0112] 具体地,在拱肋首节段之外的其余拱肋节段内安装便捷式钢管轴心定位装置,并使用建筑测量机器人测量拱肋节段的管口圆心地面全局坐标。 [0113] 在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上焊接至少2个外置棱镜,并使用建筑测量机器人测量任意2个外置棱镜中心点的地面全局坐标;由于两个拱肋节段拼接的地方,至少有1个管口圆心坐标几乎重合,因此除拱肋首节段之外的其余拱肋节段可以看作已知一个管口圆心的空中全局坐标,进一步,除拱肋首节段之外的其余拱肋节段能够根据前一拱肋节段与当前拱肋节段拼接管口的圆心坐标,以及2个外置棱镜中心点的坐标来建立局部坐标系。 [0114] 采用任意2个外置棱镜中心点地面全局坐标和拱肋节段管口圆心的地面全局坐标建立地面局部坐标系; [0115] 计算拱肋首节段之外的其余拱肋节段的地面局部坐标系时,仅需要将肋首节段地面局部坐标系建立公式中的某一个外置棱镜中心点的地面全局坐标替换为拱肋节段某一管口圆心的地面全局坐标,所选的拱肋节段的管口圆心应当是会与前一拱肋节段拼接的管口圆心; [0116] 拱肋节段地面局部坐标系建立公式如下: [0117] [0118] [0119] [0120] 其中, 和 分别表示第i个拱肋节段地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量,Gi,n和Gi,n+1分别表示第i个拱肋节段上第n个和第n+1个外置棱镜中心点的地面全局坐标;Gi,j表示第i个拱肋节段的第j个管口圆心的地面全局坐标。 [0121] 根据地面局部坐标系和拱肋节段的管口圆心地面全局坐标计算出拱肋首节段之外的其余拱肋节段管口圆心的地面局部坐标; [0122] 通过如下公式计算拱肋节段管口圆心的地面局部坐标,得到拱肋节段上管口圆心的相对位置关系: [0123] [0124] [0125] 其中,gi,j表示第i个拱肋节段的第j个管口圆心的地面局部坐标, 和分别表示gi,j在地面局部坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,T表示地面局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示第i个拱肋节段的地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量,Gi,j表示第i个拱肋节段的第j个管口圆心的地面全局坐标, 和分别表示Gi,j在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,Gi,n表示第i个拱肋节段上第n个棱镜中心点的地面全局坐标, 和 分别表示Gi,n在地面全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标。 [0126] 使用建筑测量机器人测量任意2个外置棱镜中心点的空中全局坐标;并根据前一拱肋节段的管口圆心坐标和2个外置棱镜中心点的空中全局坐标计算空中局部坐标; [0127] 所选的前一拱肋节段的管口应当是会与当前拱肋节段拼接的管口,并且应当与建立地面局部坐标系选取的管口对应;例如,一个拱肋节段有8个管口,拱肋首节段的第5‑8个管口会可能会与第二个拱肋节段的第1‑4个管口拼接,那么就可以选取拱肋首节段的第5‑8个管口中与第二个拱肋节段重合拼接的一个管口的圆心空中全局坐标计算第二个拱肋节段的空中局部坐标系; [0128] 拱肋节段空中局部坐标系建立公式如下: [0129] [0130] [0131] [0132] 其中, 和 分别表示第i个拱肋节段空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量,Fi,n和Fi,n+1分别表示第i个拱肋节段上第n个和第n+1个管口圆心的空中全局坐标,Fi‑1,j表示第i‑1个拱肋节段的第j个管口圆心的空中全局坐标。 [0133] 通过如下公式计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标: [0134] [0135] [0136] [0137] 其中,Fi,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中全局坐标, 和分别表示Fi,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,fi,j表示拱肋首节段的第j个管口圆心的空中局部坐标, 和 分别表示fi,j在空中全局坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标,P表示空中局部坐标系和全局坐标的转换矩阵, 和 分别表示拱肋首节段的空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴方向向量。 [0138] 计算拱肋节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋节段管口圆心的全局坐标的偏差,判断偏差是否等于0,如是,则进入步骤S8,如否,则调整拱肋节段管口的位置与角度,重复步骤S5‑S7,直至偏差等于0; [0139] 拱肋节段管口圆心的空中全局坐标与预设拱肋节段管口圆心的全局坐标的偏差通过如下公式计算: [0140] [0141] 其中,Δi,j表示第i个拱肋节段第j个管口圆心的空中全局坐标与预设全局坐标的偏差,Ei,j表示第i个拱肋节段第j个管口圆心的预设全局坐标, 和 分别表示Ei,j在全局坐标系下的x轴、y轴和z轴的坐标。 [0142] 本发明中的空中全局坐标和地面全局坐标是指同一个坐标系中,不同阶段的坐标,空中全局坐标是指拱肋节段在空中阶段的全局坐标,地面全局坐标是指拱肋节段在地面阶段的全局坐标。 |