[发明专利]复杂空间节点装配算法

摘要

本发明所得到的复杂空间节点装配算法，摒弃了以往的由基准面开始通过各种辅助安装板最终确定钢梁接头空间位置的复杂计算安装方法。以空间节点的设计出发，直接根据设计参数确定钢梁接头的空间位置。由于现有的设计都是直接通过三维建模得到，所以使用本方法计算时，在设计时的很多参数都可以得到进一步利用，从而达到降低简化计算步骤，降低计算强度的效果。通过本发明设计的复杂空间节点装配算法，能迅速的通过电脑确定钢梁接头的空间位置，配合和空间节点安装设备，大大缩短了空间节点的装配时间，具有使用简单，安装方便，工时短，定位精确的特点。

主权项

一种复杂空间节点装配算法，包括使用空间节点安装设备，所述的空间节点安装设备包括机架，机架上设有底座固定器和钢梁接头固定器，且两者之间以底座固定器的中心做相对转动，所述的钢梁接头固定器设有五个自由度驱动装置；对应空间节点安装设备设置全局坐标系0‑XYZ，所述的五个自由度驱动装置分别为X轴水平位移驱动、Y轴水平位移驱动，Z轴上下位移驱动、X轴旋转驱动和Y轴旋转驱动；然后通过三维软件设计空间节点，并将空间节点建模完成，其特征是按以下步骤计算：a)设定O1‑X1Y1Z1为1号局部坐标系，原点O1在空间节点中心，代表底座固定器自转运动机构；O2‑X2Y2Z2为2号局部坐标系，控制X轴、Y轴、Z轴直线运动机构；O3‑X3Y3Z3为3号局部坐标系，控制X轴旋转运动机构；O4‑X4Y4Z4为4号局部坐标系，控制Y轴旋转运动机构；b)进行坐标转换，由4号局部坐标系绕Y4旋转β及沿Y4平移a距离转换到3号局部坐标系；再经过3号局部坐标系绕X3旋转α及沿X3平移b距离、沿Y3平移c距离、沿Z3平移d距离转换到2号局部坐标系；由2号局部坐标系分别沿X2、Y2、Z2平移e、f、g距离转换到全局坐标系下，同时1号局部坐标系通过绕Z1旋转θ及沿Z1方向平移h转换到全局坐标系下；空间节点上底面到下底面之间的距离为H，空间节点上底面中心到下底面中心的连线与Z轴之间的夹角为γ；c)设空间转换求解值：X轴旋转量α、Y轴旋转量β、Z轴旋转量θ、X轴水平方向平移量δsx、Y轴水平方向平移量δsy、Z轴竖直方向平移量δsz；d)设空间节点有n个管口，n≥2e)由三维设计得到参数，取n‑1号管口截面任意两点：[Xn‑1，1Yn‑1，1Zn‑1，1]，[Xn‑1，2Yn‑1，2Zn‑1，2]；取n号管口截面任意两点：[Xn，1Yn，1Zn，1]，[Xn，2Yn，2Zn，2]；f)计算： θ n - 1 , n = arctan | X n , 1 Y n - 1,1 - X n - 1,1 Y n , 1 X n - 1,1 X n , 1 + Y n - 1,1 Y n , 1 | ; θ＝θ0，n＝θ0，1+θ1，2+…+θn‑1，n R = 1 2 H tan γ β = arcsin X n , 2 - X n , 1 213.6 - arctan 3 8 α = arccos Z n , 2 - Z n , 1 - 75 sin β + 200 cos β δsx＝Xn,2‑(75cosβ+200sinβ)‑b‑e‑h‑Rsinθ0,nδsy＝Yn,2+acosα+(‑75sinβ+200cosβ)sinα+c‑f+i+Rcosθ0,nδsz＝Zn,2+asinα‑(‑75sinβ+200cosβ)cosα‑d‑g+jg)由此，将三维设计完成的空间节点，转换为空间节点安装设备的运动，使得钢梁接头固定器能在空间上确定每个钢梁接头与空间节点之间的位置。