[發明專利]一種鋼構件圓柱體擬合方法

有效

• 申請號: 201911112195.8
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN111027010B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 唐堅強;周慧明;吳穎;游勇;李翔;華程銘;韓玉超
• 申請（專利權）人: 武漢天恒信息技術有限公司
• 主分類號: G06F17/13
• 分類號: G06F17/13;G06F17/16
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 金慧君

本發明公開了一種鋼構件圓柱體擬合方法，包括以下步驟：在待測剖面圓上設置多個測量點，并布置高精度激光儀器采集測量點的三維坐標采用轉站算法，把不同測量點測量的三維坐標，轉換到一個公共坐標系下；利用轉站后的坐標點計算擬合平面方程，得到平面方程參數，以此平面作為剖面圓度的評定平面；將測量點坐標投影到評定平面上，并計算各點投影坐標以及到評定平面的距離；利用線性最小二乘法將投影到同一平面的坐標點進行平面圓擬合，得到圓的擬合半徑和圓心；在平面圓擬合的基礎上，將多個剖面圓采用最小二乘法進行柱體圓度計算即進行圓柱擬合，通過本發明將多種算法整合為一體，對大型圓柱形鋼構件尺寸測量具有很強的針對性。

技術領域

本發明涉及工業測量、鋼結構檢測領域，具體涉及一種鋼構件圓柱體擬合方法。

背景技術

在現代建造業中，人們對大型鋼結構(尺寸在十米至數十米)的加工精度要求越來越高，對建造技術提出了更高要求的同時，對建造質量的準確評估和檢驗也有著迫切的需求。

大型圓柱形剛鋼構件廣泛應用于大型橋梁，涵洞，隧道，船舶，航天，航空等領域，圓柱形鋼構件的主要指標主要包括端面的平面度，柱體的圓度、撓度、直徑等。相對于小型構件可用測量儀器直接測量，大型圓柱形鋼構件通常都是固定的不可移動的物體，其直徑往往非常巨大，且結構復雜，周圍伴隨著諸多遮擋物，測量空間也可能比較受限，往往很難在一個位置完成測量，而多位置測量的數據如何進行同坐標系轉換又是一大難題。

目前的大型圓柱形剛構件的測量一般采用撐桿法等幾何測量的方式，這種方式除需要大量人力外，檢測慢，效率低，操作繁瑣，主觀性大，測量精度不高，自動化程度低，此外該方法需要整個構件處在開闊的場地，須保證其在某個位置能被整體測量，大大限制了測量條件。同時該方法存在的不確定因素多，即影響了建造效率，也無法對建造質量作出精確的評估。

對于大型圓柱形剛構件傳統方法也只能測量圓柱端面的形狀，對于端面的平整度及整個柱體的圓度、撓度無法做出測量。因此提出一套完整的測量、分析、計算方法來滿足大尺寸圓柱形鋼構件高精度測量的要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鋼構件圓柱體擬合方法

本發明提供了一種鋼構件圓柱體擬合方法，包括以下步驟：

步驟1：在待測的一個大型鋼結構的剖面圓上設置多個測量點，并布置高精度激光儀器采集測量點的三維坐標；

步驟2：采用轉站算法，把不同測量點測量的三維坐標轉換到一個公共坐標系下；

步驟3：利用步驟2轉站后的坐標點計算擬合平面方程，得到平面方程參數，在擬合運算過程中，算法能自動剔除誤差較大的數據，獲取最佳擬合方程參數，以此平面作為剖面圓度的評定平面；

步驟4：將測量點坐標投影到步驟3確定的評定平面上，并計算各點投影坐標以及到評定平面的距離；

步驟5：利用平面圓擬合算法將步驟4投影到同一平面的坐標點作為圓周上的點進行平面圓擬合，得到圓的擬合半徑和圓心；

步驟6：重復步驟1-5，對多個剖面圓進行處理，在步驟5平面圓擬合的基礎上，將多個剖面圓采用最小二乘法進行柱體圓度計算即進行圓柱擬合。

進一步地，步驟1中所述高精度激光儀器與計算機連接，實時傳輸所測數據給計算機進行處理計算。