[发明专利]钢索塔节段三维跟踪测量划线方法

摘要

本发明涉及一种采用三维激光跟踪测量仪对钢索塔节段进行测量，①支撑反力要求：支撑反力的不同组合会引起节段不同程度的扭曲变形，根据有限元计算分析和实际试验结果，只要支撑反力的大小按要求控制，节段的扭曲变形就能控制在可接受的范围之内；②支撑点位置要求：节段在平放支撑状态下和立放状态下两端面夹角一致；③工件温度和作业环境温度要求：a、测量过程工件壁板与腹板温差不超过2℃，b、测量过程作业环境温度变化不超过2℃；④空间测量：用激光三维跟踪测量仪对节段端面轮廓上的特征点及壁板上的3个激光站标进行空间测量，测量完成后的数据在计算机中用测量数据构造节段的三维数据模型表示实测数据模型；⑤基准的计算：在计算机中利用节段端面角点的理论数据构造理论节段的三维数据模型表示理论数据模型，用测量数据处理程序在同一坐标系中将理论节段数据模型表示理论数据模型与实际节段数据模型表示实测数据模型进行最小二乘意义上的拟合。

主权项

1、一种钢索塔节段三维跟踪测量划线方法，其特征是：(一)工件状态控制：①支撑反力要求：$\frac{|N1-N2|}{N1+N2}\le 0.05,$ 式中，N1和N2表示支撑反力，N1-N2表示支撑反力差，N1+N2表示支撑反力和，$\frac{|N3-N4|}{N3+N4}\le 0.05$ 式中，N3和N4表示支撑反力，N3-N4表示支撑反力差，N3+N4表示支撑反力和；②支撑点位置要求：节段在平放支撑状态下和立放状态下两端面夹角一致；③工件温度和作业环境温度要求：a、测量过程工件壁板与腹板温差不超过2℃，b、测量过程作业环境温度变化不超过2℃；(二)节段端面机加工前的空间测量划线：①空间测量：用激光三维跟踪测量仪对节段端面轮廓上的特征点及壁板上的3个激光站标进行空间测量，测量完成后的数据在计算机中用测量数据构造节段的三维数据模型表示实测数据模型；②基准的计算：在计算机中利用节段端面角点的理论数据构造理论节段的三维数据模型表示理论数据模型，用测量数据处理程序在同一坐标系中将理论节段数据模型表示理论数据模型与实际节段数据模型表示实测数据模型进行最小二乘法意义上的拟合，X、Y、z，θx，θy，θz表示实际模型与理论模型空间位置、姿态、差异变量，其数学模型：$f(x,y,z,\mathrm{\theta x},\mathrm{\theta y},\mathrm{\theta z})=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}({{\mathrm{dx}}_i}^2+{{\mathrm{dy}}_i}^2+{{\mathrm{dz}}_i}^2),$ 求解Δx，Δy，Δz，Δθx，Δθy，Δθz，使其满足$f(\mathrm{\Delta x},\mathrm{\Delta y},\mathrm{\Delta z},\mathrm{\Delta \theta x},\mathrm{\Delta \theta y},\mathrm{\Delta \theta z})=\min \left(\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}({{\mathrm{dx}}_i}^2+{{\mathrm{dy}}_i}^2+{{\mathrm{dz}}_i}^2)\right),$ 则，Δx，Δy，Δz，Δθx，Δθy，Δθz表示对实际模型与理论模型进行最佳拟合时，实际模型需要调整的空间位置姿态参数。式中x，y，z，θx，θy，θz为表示实测数据模型在坐标系中的位置姿态变量，当表示实测数据模型与表示理论数据模型的位置关系满足以上条件时，用表示理论数据模型的基准面代表表示实测数据模型的基准面；dx表示测点到横桥向基准面的距离；dy表示测点到顺桥向基准面的距离；dz表示测点到理论端面的距离。③划节段轴线和端面机加工线：在节段理论模型表示理论数据模型与实际模型表示实测数据模型最小二乘最佳拟合状态下，求出理论节段模型表示理论数据模型横桥和顺桥向轴心面与实际塔段数据模型表示实测数据模型的交线，根据计算结果用划线工装在工件壁板表面划出端面机加工线及节段轴线(基准面与壁板的交线)，这些线在端面粗加工时作找正基准用；④计算第一个端面精机加工找正参数：在节段理论模型表示理论数据模型与实际节段数据模型表示实测数据模型最小二乘最佳拟合状态下，求出壁板上3个激光站标坐标值与理论节段横桥顺桥向轴心面及端面的空间关系(参数)，用三个激光站标的空间位置来代替工件的空间位置，第一个端面精加工时只要调整好三个激光站标与机床的位置关系，也就调整好了工件与机床的位置关系；(三)端面机加工后空间测量和划线：①空间测量：用三维激光跟踪测量仪对节段端面轮廓上的特征点进行空间测量，测量完成后的数据在计算机中用测量数据构造节段的三维数据模型表示实测数据模型；②重划节段轴线：在节段理论模型表示理论数据模型与实际模型表示实测数据模型最小二乘最佳拟合状态下，求出理论节段模型表示理论数据模型横桥和顺桥向轴心面与实际塔段数据模型表示实测数据模型的交线；③节段桥位安装测量标志点设置：根据钢索塔桥位安装时线形监控的要求，在节段表面用羊冲眼布设标志点。