CN105279347A - 布设空间管桁架的安装基准点的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的方法及装置，其中，该方法包括：建立第一坐标系统，其中，第一坐标系统不同于第二坐标系统，第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；在第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取三个或者三个以上节点分别在第一坐标系统的第一坐标和在第二坐标系统的第二坐标；在空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标；根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算指定节点在第二坐标系统的第四坐标，并将第四坐标作为空间管桁架的安装基准点。通过本发明解决了相关技术中选取空间管桁架的安装基准点精度不高的问题，进而提高了空间管桁架的安装基准点的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及管桁架领域，具体而言，涉及一种布设空间管桁架的安装基准点的方法及装置。
背景技术
空间管桁架结构由各种规格的管子相贯焊接组成，其尺寸由设计院提供的管子轴线相交节点的空间坐标控制。由于管子外表为圆形，节点无法准确反映到管子表面，同时施工规范规定的拼装节点坐标与设计坐标偏差较大(-0.55d0≤e≤0.25d0，d0为圆管直径，e为节点偏差)，因此通过拼装桁架的外形很精确的确定设计的节点坐标并准确的反映到管子表面根本无法实现，也就是说无法精确提取桁架安装的测量控制基准点。找出一种能够快速、准确的在桁架外表布设安装基准点的方法，是整个空间管桁架结构施工关键。
相关技术中，桁架安装基准点的布设，是直接根据理论上的桁架节点坐标在管子上通过各相交管子分中、交汇、管子径向方向的角度提取并考虑管子半径后布置在管子表面的，由于拼装过程中形成的管子相交节点的位置偏差和基准点选取过程中形成的无法避免的偏差的累积，选取的基准点的精度很难满足桁架安装的测量控制要求。
针对相关技术中，选取空间管桁架的安装基准点精度不高的问题，还未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的方法及装置，以至少解决相关技术中选取空间管桁架的安装基准点精度不高的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的方法，包括：建立第一坐标系统，其中，所述第一坐标系统不同于第二坐标系统，所述第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；在所述第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取所述三个或者三个以上节点分别在所述第一坐标系统的第一坐标和在所述第二坐标系统的第二坐标；在所述空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取所述指定节点在所述第一坐标系统的第三坐标；根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标，并将所述第四坐标作为所述空间管桁架的安装基准点。
可选地，获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标包括：在所述指定节点设置反射片；使用全站仪通过所述反射片获取所述第三坐标。
可选地，在所述节点的数量为三个的情况下，根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标包括：获取三个节点分别在所述第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在所述第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标为(x,y,z)，并假设所述指定节点在所述第二坐标系统的所述第四坐标为(X,Y,Z)；根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
可选地，在计算得到所述第四坐标之后包括：在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与所述空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为所述空间管桁架的安装基准点。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的装置，包括：建立模块，用于建立第一坐标系统，其中，所述第一坐标系统不同于第二坐标系统，所述第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；第一获取模块，用于在所述第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取所述三个或者三个以上节点分别在所述第一坐标系统的第一坐标和在所述第二坐标系统的第二坐标；第二获取模块，用于在所述空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取所述指定节点在所述第一坐标系统的第三坐标；计算模块，用于根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标，并将所述第四坐标作为所述空间管桁架的安装基准点。
可选地，所述第二获取模块还用于在所述指定节点设置反射片；使用全站仪通过所述反射片获取所述第三坐标。
可选地，在所述节点的数量为三个的情况下，所述计算模块包括：第一获取单元，用于获取三个节点分别在所述第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在所述第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；第二获取单元，用于获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标为(x,y,z)，并假设所述指定节点在所述第二坐标系统的所述第四坐标为(X,Y,Z)；计算单元，用于根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
可选地，所述装置还包括：排除模块，用于在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与所述空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为所述空间管桁架的安装基准点。
通过本发明，采用建立第一坐标系统，其中，第一坐标系统不同于第二坐标系统，第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；在第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取三个或者三个以上节点分别在第一坐标系统的第一坐标和在第二坐标系统的第二坐标；在空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标；根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算指定节点在第二坐标系统的第四坐标，并将第四坐标作为空间管桁架的安装基准点。解决了相关技术中选取空间管桁架的安装基准点精度不高的问题，进而提高了空间管桁架的安装基准点的测量精度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图(一)；
图4是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图(二)；
图5是根据本发明实施例的拼装坐标系统布置图；
图6是根据本发明实施例的安装坐标系统布置图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
在本实施例中提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的方法，图1是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S102，建立第一坐标系统，其中，第一坐标系统不同于第二坐标系统，第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；
步骤S104，在第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取三个或者三个以上节点分别在第一坐标系统的第一坐标和在第二坐标系统的第二坐标；
步骤S106，在空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标；
步骤S108，根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算指定节点在第二坐标系统的第四坐标，并将第四坐标作为空间管桁架的安装基准点。
通过上述步骤，充分利用不同坐标系中各点的相对空间位置不变的原理，通过理论上的已知点求得未知点的坐标。解决了相关技术中选取空间管桁架的安装基准点精度不高的问题，进而提高了空间管桁架的安装基准点的测量精度。
需要说明的是在本发明可选实施例中的“安装基准点或测量基准点”均指布设在桁架管子表面上的用于控制桁架安装整体位置的点，有别于空间测量控制网的控制点。
上述步骤S106中涉及到获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标，在一个可选实施例中，在指定节点设置反射片，使用全站仪通过该反射片获取第三坐标。
想要得到上述指定节点在第二坐标系统的第四坐标，上述节点的数量最少为三个，在一个可选实施例中，在该节点的数量为三个的情况下，获取三个节点分别在第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标为(x,y,z)，并假设指定节点在第二坐标系统的第四坐标为(X,Y,Z)；根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
从而根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算得到了指定节点在第二坐标系统的第四坐标。
在一个可选实施例中，在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为空间管桁架的安装基准点。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
在本实施例中还提供了一种布设空间管桁架的安装基准点的装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图2是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图，如图2所示，该装置包括：建立模块22，用于建立第一坐标系统，其中，第一坐标系统不同于第二坐标系统，第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；第一获取模块24，用于在第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取三个或者三个以上节点分别在第一坐标系统的第一坐标和在第二坐标系统的第二坐标；第二获取模块26，用于在该空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标；计算模块28，用于根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算指定节点在第二坐标系统的第四坐标，并将该第四坐标作为该空间管桁架的安装基准点。
可选地，第二获取模块26还用于在指定节点设置反射装置；使用全站仪通过该反射装置获取该第三坐标。
图3是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图(一)，如图3所示，在该节点的数量为三个的情况下，计算模块28包括：第一获取单元282，用于获取三个节点分别在该第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；第二获取单元284，用于获取该指定节点在该第一坐标系统的该第三坐标为(x,y,z)，并假设指定节点在该第二坐标系统的该第四坐标为(X,Y,Z)；计算单元286，用于根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
图4是根据本发明实施例的布设空间管桁架安装基准点装置的结构框图(二)，如图4所示，该装置还包括：排除模块42，用于在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与该空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为该空间管桁架的安装基准点。
需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述模块分别位于多个处理器中。
本发明的实施例还提供了一种存储介质。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的程序代码：
S1，建立第一坐标系统，其中，第一坐标系统不同于第二坐标系统，第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；
S2，在第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取三个或者三个以上节点分别在第一坐标系统的第一坐标和在第二坐标系统的第二坐标；
S3，在空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取指定节点在第一坐标系统的第三坐标；
S4，根据第一坐标、第二坐标以及第三坐标计算指定节点在第二坐标系统的第四坐标，并将第四坐标作为空间管桁架的安装基准点。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
可选地，在本实施例中，处理器根据存储介质中已存储的程序代码执行上述S1、S2、S3和S4。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
管桁架的拼装一般采用分单元卧式拼装，必须建立一个与安装不同空间坐标系统。虽然坐标系统不同，但是管桁架各点的相对空间位置是不变的。根据这个原理，可在桁架单元拼装完毕后吊装前，在管桁架管子表面实地选取若干点(具体数量和位置方便空中安装测量)贴上反射片，用全站仪测量提取这些点在拼装坐标系中的实际坐标，然后根据两个坐标系的内在联系，计算出这些点在设计院提供的安装坐标系中的坐标，作为桁架安装的空间测量基准点。计算过程如下：
如图5、图6：在拼装坐标系(相当于上述第一坐标系统)中选取已知节点1、2、3，坐标分别为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，对应其在安装坐标系(相当于上述第二坐标系统)中的坐标分别为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)。
在拼装单元的管子外表选取点4贴上测量用反射片，用全站仪实测出点4在拼装坐标系中的坐标为(x,y,z)，设点4在安装坐标系中的坐标为(X,Y,Z)(未知数待解)。
根据同一管桁架单元各点在不同坐标系中的相对空间位置不变的原理，列方程组如下：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2(1、4点空间距离的平方)
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2(2、4点空间距离的平方)
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2(3、4点空间距离的平方)
上述方程组为三元二次方程，所求出的点4在安装坐标系中的坐标(X,Y,Z)有两个，其中一个对比安装图很容易排除，剩下的一个坐标作为桁架吊装定位用的基准点。用同样的方法可根据需要在其他位置布置若干基准点。
综上所述，本发明通过不同坐标系的内在联系，在管子外表实测提取基准点的拼装坐标后转换成安装坐标，理论依据充分，基准点的现场布设简单，操作误差小，所选取的基准点精度高，进一步确保管桁架安装的空间尺寸。充分利用不同坐标系中各点的相对空间位置不变的原理，通过理论上的已知点求得未知点的坐标。所布置的基准点是通过现场实测提取并转换到安装坐标系统中获得的，消除选取过程中的各种误差。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
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。
Claims (8)
1.一种布设空间管桁架的安装基准点的方法，其特征在于，包括：
建立第一坐标系统，其中，所述第一坐标系统不同于第二坐标系统，所述第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；
在所述第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取所述三个或者三个以上节点分别在所述第一坐标系统的第一坐标和在所述第二坐标系统的第二坐标；
在所述空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取所述指定节点在所述第一坐标系统的第三坐标；
根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标，并将所述第四坐标作为所述空间管桁架的安装基准点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标包括：
在所述指定节点设置反射片；
使用全站仪通过所述反射片获取所述第三坐标。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述节点的数量为三个的情况下，根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标包括：
获取三个节点分别在所述第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在所述第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；
获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标为(x,y,z)，并假设所述指定节点在所述第二坐标系统的所述第四坐标为(X,Y,Z)；
根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在计算得到所述第四坐标之后包括：
在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与所述空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为所述空间管桁架的安装基准点。
5.一种布设空间管桁架的安装基准点的装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立第一坐标系统，其中，所述第一坐标系统不同于第二坐标系统，所述第二坐标系统为安装空间管桁架的坐标系统；
第一获取模块，用于在所述第一坐标系统中选取三个或者三个以上节点，并获取所述三个或者三个以上节点分别在所述第一坐标系统的第一坐标和在所述第二坐标系统的第二坐标；
第二获取模块，用于在所述空间管桁架的管子表面选取指定节点，并获取所述指定节点在所述第一坐标系统的第三坐标；
计算模块，用于根据所述第一坐标、所述第二坐标以及所述第三坐标计算所述指定节点在所述第二坐标系统的第四坐标，并将所述第四坐标作为所述空间管桁架的安装基准点。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块还用于在所述指定节点设置反射片；使用全站仪通过所述反射片获取所述第三坐标。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在所述节点的数量为三个的情况下，所述计算模块包括：
第一获取单元，用于获取三个节点分别在所述第一坐标系统的坐标为(a,b,c)、(d,e,f)和(g,h,i)，在所述第二坐标系统的坐标为(A,B,C)、(D,E,F)和(G,H,I)；
第二获取单元，用于获取所述指定节点在所述第一坐标系统的所述第三坐标为(x,y,z)，并假设所述指定节点在所述第二坐标系统的所述第四坐标为(X,Y,Z)；
计算单元，用于根据下述方程组计算坐标(X,Y,Z)：
(a-x)2+(b-y)2+(c-z)2＝(A-X)2+(B-Y)2+(C-Z)2
(d-x)2+(e-y)2+(f-z)2＝(D-X)2+(E-Y)2+(F-Z)2
(g-x)2+(h-y)2+(i-z)2＝(G-X)2+(H-Y)2+(I-Z)2。
8.根据权利要求7所述的，其特征在于，所述装置还包括：
排除模块，用于在计算得到的(X,Y,Z)的取值为两个的情况下，根据与所述空间管桁架对应的安装图排除其中一个取值，将另一个取值作为所述空间管桁架的安装基准点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |