[发明专利]一种钢壳沉管拼装精度检验方法及系统

权利要求书

1.一种钢壳沉管拼装精度检验方法，其特征在于，所述钢壳沉管拼装精度检验方法包括：

钢壳沉管轴线偏差获得步骤：根据钢壳沉管实际轴线建立钢壳沉管坐标系，通过所述钢壳沉管坐标系获得钢壳沉管轴线偏差；

其中，所述钢壳沉管轴线偏差获得步骤包括：

根据钢壳沉管加工生产线来建立钢壳沉管制作坐标系，通过所述钢壳沉管制作坐标系确定钢壳沉管制作轴线；

测量钢壳沉管端面特征点获取平面测量结果，根据所述平面测量结果确定所述钢壳沉管实际轴线，其中，确定钢壳沉管实际轴线方法为如下：取首端端面的对称特征点S1和S6的中点S16、对称特征点S2和S7的中点S27、对称特征点S3和S8的中点S38、对称特征点S4和S9的中点S49、对称特征点S5和S10的中点S38，再取点S16、S27、S38、S49和S510的中点S-M，同理可得点W-M，即W尾端，则这两个点的连线为钢壳沉管的实际轴线；取钢壳实际轴线在钢壳顶面的投影为x轴，并以指向GINA端的方向为x轴正方向，x轴与首端端钢壳投影到钢壳顶面交点为原点O；使用左手法则建立y坐标轴，过原点O做垂直于xoy平面的线为z轴，并以向上方向为z轴正方向；取钢壳底面设计高程为钢壳坐标系的高程基准；设xoy为钢壳坐标系，XOY为施工坐标系，xp、yp为点P在钢壳坐标系中的坐标，Xp、Yp为点P在施工坐标系中的坐标，a、b为钢壳坐标系原点O在施工坐标系中的坐标，α为钢壳坐标系x轴相对于施工坐标系X轴的旋转角，其中，顺时针为正,逆时针为负；钢壳沉管制作坐标系换算到模型坐标系，换算公式为如下：

；

通过所述钢壳沉管坐标系获得所述钢壳沉管制作轴线与所述钢壳沉管实际轴线的所述钢壳沉管轴线偏差；

端钢壳沉管拟合测量步骤：对所述钢壳沉管坐标系下的端钢壳沉管拟合测点三维数据进行拟合计算，获得端钢壳沉管拟合计算结果；

其中，所述端钢壳沉管拟合测量步骤包括：

端钢壳沉管的中心线上使用反射片布设测点；

根据所述测点，测量获得所述端钢壳沉管拟合测点三维数据；

通过坐标系转换公式，将所述钢壳沉管制作坐标系下的所述端钢壳沉管拟合测点三维数据，转换到所述钢壳沉管坐标系下，进行拟合计算，其中，对钢壳坐标系下端钢壳沉管拟合测点三维数据进行拟合计算时，使用MATLAB软件对所测结果进行拟合，拟合计算结束后，得到钢壳沉管的端面竖向偏角、端面水平向偏角及测点到拟合平面的最大距离；

预埋件检验步骤:通过所述钢壳沉管坐标系计算预埋件测点点位的设计坐标，根据所述预埋件测点点位对预埋件进行测量，对测量结果与设计坐标数据进行检验后，对预埋件检验结果进行处理，获得预埋件坐标偏差；

其中，所述预埋件检验步骤包括：

测量钢壳沉管角点，并在所述钢壳沉管角点上布设所述预埋件测点点位；

使用所述钢壳沉管坐标系计算所述预埋件测点点位的所述设计坐标，获得所述设计坐标数据；

钢壳沉管控制网点转到管节顶面；

根据所述预埋件测点点位测量，所述预埋件与管节的相对位置获得所述测量结果；

对所述测量结果与所述设计坐标数据进行检验，获得所述预埋件检验结果，若所述预埋件检验结果与所述设计坐标数据存在偏差，则重新测量所述预埋件与所述管节的所述相对位置；

通过所述坐标系转换公式，将所述钢壳沉管制作坐标下的所述预埋件检验结果转换到所述钢壳沉管坐标系中，获得所述预埋件坐标偏差；

钢壳沉管拼装精度检验步骤：根据预设钢壳沉管拼装精度，检验钢壳轴线偏差、所述端钢壳沉管拟合计算结果及所述预埋件坐标偏差，获得检验结果，根据所述检验结果对钢壳沉管进行处理。

2.根据权利要求1所述的钢壳沉管拼装精度检验方法，其特征在于，所述钢壳沉管拼装精度检验步骤包括：

预设钢壳沉管拼装精度；

根据所述检验结果对钢壳沉管进行相应处理。

3.一种钢壳沉管拼装精度检验系统，其特征在于，所述钢壳沉管拼装精度检验系统包括：

钢壳沉管轴线偏差获得单元：根据钢壳沉管实际轴线建立钢壳沉管坐标系，通过所述钢壳沉管坐标系获得钢壳沉管轴线偏差；

其中，所述钢壳沉管轴线偏差获得单元包括：

根据钢壳沉管加工生产线来建立钢壳沉管制作坐标系，通过所述钢壳沉管制作坐标系确定钢壳沉管制作轴线；

测量钢壳沉管端面特征点获取平面测量结果，根据所述平面测量结果确定所述钢壳沉管实际轴线，其中，确定钢壳沉管实际轴线方法为如下：取首端端面的对称特征点S1和S6的中点S16、对称特征点S2和S7的中点S27、对称特征点S3和S8的中点S38、对称特征点S4和S9的中点S49、对称特征点S5和S10的中点S38，再取点S16、S27、S38、S49和S510的中点S-M，同理可得点W-M，即W尾端，则这两个点的连线为钢壳沉管的实际轴线；取钢壳实际轴线在钢壳顶面的投影为x轴，并以指向GINA端的方向为x轴正方向，x轴与首端端钢壳投影到钢壳顶面交点为原点O；使用左手法则建立y坐标轴，过原点O做垂直于xoy平面的线为z轴，并以向上方向为z轴正方向；取钢壳底面设计高程为钢壳坐标系的高程基准；设xoy为钢壳坐标系，XOY为施工坐标系，xp、yp为点P在钢壳坐标系中的坐标，Xp、Yp为点P在施工坐标系中的坐标，a、b为钢壳坐标系原点O在施工坐标系中的坐标，α为钢壳坐标系x轴相对于施工坐标系X轴的旋转角，其中，顺时针为正,逆时针为负；钢壳沉管制作坐标系换算到模型坐标系，换算公式为如下：

；

通过所述钢壳沉管坐标系获得所述钢壳沉管制作轴线与所述钢壳沉管实际轴线的所述钢壳沉管轴线偏差；

端钢壳沉管拟合测量单元：对所述钢壳沉管坐标系下的端钢壳沉管拟合测点三维数据进行拟合计算，获得端钢壳沉管拟合计算结果；

其中，所述端钢壳沉管拟合测量单元包括：

端钢壳沉管的中心线上使用反射片布设测点；

根据所述测点，测量获得所述端钢壳沉管拟合测点三维数据；

通过坐标系转换公式，将所述钢壳沉管制作坐标系下的所述端钢壳沉管拟合测点三维数据，转换到所述钢壳沉管坐标系下，进行拟合计算，其中，对钢壳坐标系下端钢壳沉管拟合测点三维数据进行拟合计算时，使用MATLAB软件对所测结果进行拟合，拟合计算结束后，得到钢壳沉管的端面竖向偏角、端面水平向偏角及测点到拟合平面的最大距离；

预埋件检验单元:通过所述钢壳沉管坐标系计算预埋件测点点位的设计坐标，根据所述预埋件测点点位对预埋件进行测量，对测量结果与设计坐标数据进行检验后，对预埋件检验结果进行处理，获得预埋件坐标偏差；

其中，所述预埋件检验单元包括：

测量钢壳沉管角点，并在所述钢壳沉管角点上布设所述预埋件测点点位；

使用所述钢壳沉管坐标系计算所述预埋件测点点位的所述设计坐标，获得所述设计坐标数据；

钢壳沉管控制网点转到管节顶面；

根据所述预埋件测点点位测量，所述预埋件与管节的相对位置获得所述测量结果；

对所述测量结果与所述设计坐标数据进行检验，获得所述预埋件检验结果，若所述预埋件检验结果与所述设计坐标数据存在偏差，则重新测量所述预埋件与所述管节的所述相对位置；

通过所述坐标系转换公式，将所述钢壳沉管制作坐标下的所述预埋件检验结果转换到所述钢壳沉管坐标系中，获得所述预埋件坐标偏差；

钢壳沉管拼装精度检验单元：根据预设钢壳沉管拼装精度，检验钢壳轴线偏差、所述端钢壳沉管拟合计算结果及所述预埋件坐标偏差，获得检验结果，根据所述检验结果对钢壳沉管进行处理。