專利名稱：鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助施工方法，尤其是一種預(yù)拼 裝、安裝的鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)在我國工業(yè)與民用及公共建筑中應(yīng)用越來越廣，大型 復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越多，在施工現(xiàn)場常見多角度復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)， 已往鋼結(jié)構(gòu)施工方法主要是采取預(yù)拼裝來保證構(gòu)件的加工及安 裝質(zhì)量。這種方法如果對于小型及平面結(jié)構(gòu)是一種較好的質(zhì)量控 制手段，如果對于大型及復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)， 一般由于場地空間、吊 裝能力限制不能夠進(jìn)行總體預(yù)裝， 一般的做法分兩次或多次平面 預(yù)裝來保證結(jié)構(gòu)件的平面連接精度，但還不能完全保證總體的構(gòu) 件安裝精度。以往這種預(yù)拼裝的方式大大浪費(fèi)了施工場地、人力、 水平運(yùn)輸機(jī)械及垂直運(yùn)輸機(jī)械，人工及機(jī)械成本很高，生產(chǎn)效率 很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工精度及預(yù)拼裝(安裝) 難題，保證工程質(zhì)量，而提供一種預(yù)拼裝、安裝的鋼結(jié)構(gòu)三維掃 描測控方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法，其步驟如下
a. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立結(jié)構(gòu)三維軸網(wǎng)及三維理論模
型；
b. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立構(gòu)件三維實(shí)際模型即模擬構(gòu)
件
i .將構(gòu)件平放在穩(wěn)定的平臺(tái)上，在構(gòu)件上做出兩個(gè)用于測量倒點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)；
ii. 在構(gòu)件上做出測量點(diǎn)
第一步，在構(gòu)4牛的連接主端面做出構(gòu)件幾何中心點(diǎn)，做為模 型基準(zhǔn)點(diǎn)；
第二步，在構(gòu)件各連接端面做出測量點(diǎn)，按每端面做三個(gè)主 控點(diǎn)、三個(gè)輔助控制點(diǎn)；
iii. 實(shí)體測量并做好測量記錄；
iv. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)測量 記錄輸入各點(diǎn)位并標(biāo)識，再根據(jù)輸入的點(diǎn)做出相應(yīng)的模擬平面， 將模擬平面擴(kuò)展連接成模擬構(gòu)件；
v .將制作完成的模擬構(gòu)件定義成塊，模擬構(gòu)件制作完畢；
c. 復(fù)模
i .將理論模型與模擬構(gòu)件放在同一三維系統(tǒng)中，確定共同 的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇軸線交點(diǎn)并在基準(zhǔn)軸 線上，基準(zhǔn)面選擇主連接面；
ii.以基準(zhǔn)點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)模擬構(gòu)件，使基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、 基準(zhǔn)面重合，復(fù)模完成；
d. 檢查修整
i .在復(fù)模的基礎(chǔ)上檢查測量各連接節(jié)點(diǎn)尺寸偏差，做好標(biāo) 記，提供修整數(shù)據(jù)；
ii.修整后再重新測量、建模、復(fù)模、修整工作，直至構(gòu)件 合格；
B.預(yù)拼測控
a. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維做標(biāo)系統(tǒng)，做出結(jié)構(gòu)的 三維軸線；
b. 將已做好的模擬構(gòu)件放出到三維坐標(biāo)系統(tǒng)中，以相應(yīng)軸線 交點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)擺放全部模擬構(gòu)件；
c. 檢查各連接點(diǎn)尺寸，包括連接間隙、定位板位置、高強(qiáng)螺 栓連接板孔距，并由此確定高強(qiáng)螺栓連接板孔位，做出高強(qiáng)螺栓 連接板詳圖，提供數(shù)控鉆床鉆孔；d.標(biāo)注各連接尺寸，節(jié)點(diǎn)連接編號，打印出安裝圖。
本發(fā)明原理是利用全站儀對構(gòu)件進(jìn)行精確三維定位掃描測 量，在構(gòu)件上做出N個(gè)點(diǎn)，然后將測量點(diǎn)輸入到AUTOCAD中建模， 做出實(shí)際三維構(gòu)件模型(或稱模擬構(gòu)件)，再利用計(jì)算機(jī)中已建好 的理論模型，兩者進(jìn)行模型復(fù)合，即可得出實(shí)際構(gòu)件的加工偏差， 然后根據(jù)偏差性質(zhì)制定修整方案，指導(dǎo)工人師傅進(jìn)行修整。修整 完成后可再測量建模、復(fù)模、修整直至符合要求。
對于鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)拼裝，在AUTOCAD中建立軸網(wǎng)，以軸網(wǎng)交點(diǎn) 為控制點(diǎn)，利用做出的模擬構(gòu)件在軸網(wǎng)上進(jìn)行構(gòu)件間的預(yù)拼裝， 檢查節(jié)點(diǎn)連接尺寸，并根據(jù)情況對節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到預(yù)裝 的目的。
對于鋼結(jié)構(gòu)的安裝，首先測量已安裝完成的構(gòu)件，在AUTOCAD 中建立軸網(wǎng)，做出完成安裝構(gòu)件的模型，然后，再將模擬構(gòu)件進(jìn) 行安裝，測量節(jié)點(diǎn)連接尺寸，提前給安裝調(diào)整提供依據(jù)。
與傳統(tǒng)的實(shí)體檢測、預(yù)裝方法相比，本發(fā)明的有益效果是 節(jié)約施工投入一--減少大量施工場地、人力、機(jī)械投入，只需幾 個(gè)人即可完成施工的測量控制過程，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保 證施工質(zhì)量，大大降低了施工成本，實(shí)現(xiàn)低成本、高效率，高效
、'
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例詳述本發(fā)明。
本實(shí)施例所述的鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法，按如下步驟進(jìn)
行
首先進(jìn)行構(gòu)件測控，其步驟是
a. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立結(jié)構(gòu)三維軸網(wǎng)及三維理論模型。
b. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立構(gòu)件三維實(shí)際模型即模擬構(gòu)
件
i .將構(gòu)件平放在穩(wěn)定的平臺(tái)上，在構(gòu)件上做出兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)， 以便測量倒點(diǎn)；ii. 在構(gòu)件上做出測量點(diǎn)
第一步，在構(gòu)件的連接主端面做出構(gòu)件幾何中心點(diǎn)，做為模
型基準(zhǔn)點(diǎn)；
第二步，在構(gòu)件各連接端面做出測量點(diǎn)，按每端面做三個(gè)主 控點(diǎn)(不共面)、三個(gè)輔助控制點(diǎn)，這樣即可精確定位每個(gè)連接面， 精確測量螺栓孔與端面的定位關(guān)系；
iii. 實(shí)體測量并做好測量記錄；
iv. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)測量 記錄輸入各點(diǎn)位并標(biāo)識，再根據(jù)輸入的點(diǎn)做出相應(yīng)的模擬平面， 將模擬平面擴(kuò)展連接成模擬構(gòu)件；
上述步驟b. ii.中應(yīng)注意，因?yàn)槔饨巧系狞c(diǎn)偏差較大，做點(diǎn) 時(shí)盡量不要選擇棱角上的點(diǎn)，要選擇面上的點(diǎn)，這樣做出的模擬 構(gòu)件精度會(huì)更高。
上述步驟b.iii.中，要注意測量精度的控制，以盡量少的轉(zhuǎn) 站測量盡可能多的點(diǎn)，以減少系統(tǒng)誤差，并做好測量記錄。
上述步驟b. iv.中，要以定位基準(zhǔn)點(diǎn)、各測量平面定位點(diǎn)為 中心做圖，這樣做出的模擬構(gòu)件才能更真實(shí)準(zhǔn)確的反映實(shí)體構(gòu)件 的尺寸。
v .將制作完成的模擬構(gòu)件定義成塊，模擬構(gòu)件制作完畢；
c. 復(fù)模
i .將理論模型與模擬構(gòu)件放在同一三維系統(tǒng)中，確定共同 的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇軸線交點(diǎn)并在基準(zhǔn)軸 線上，基準(zhǔn)面選擇主連接面；
ii.以基準(zhǔn)點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)模擬構(gòu)件，使基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、 基準(zhǔn)面重合，復(fù)模完成；
d. 檢查修整
i .在復(fù)模的基礎(chǔ)上檢查測量各連接節(jié)點(diǎn)尺寸偏差，做好標(biāo) 記，提供修整數(shù)據(jù)；.
ii.修整后再重新測量、建模、復(fù)模、修整工作，直至構(gòu)件 合格；B.在構(gòu)件測控合格后，再進(jìn)行預(yù)拼測控，其步驟是
a. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維做標(biāo)系統(tǒng)，做出結(jié)構(gòu)的 三維軸線。
b. 將已做好的模擬構(gòu)件放出到三維坐標(biāo)系統(tǒng)中，以相應(yīng)軸線 交點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)擺放全部模擬構(gòu)件。
c. 檢查各連接點(diǎn)尺寸，包括連接間隙、定位板位置、高強(qiáng)螺 栓連接板孔距，并由此確定髙強(qiáng)螺栓連接板孔位，做出髙強(qiáng)螺栓 連接板詳圖，提供數(shù)控鉆床鉆孔，這樣即保證了節(jié)點(diǎn)連接尺寸， 又保證了髙強(qiáng)螺栓連接節(jié)點(diǎn)的過孔率。
d. 標(biāo)注各連接尺寸，節(jié)點(diǎn)連接編號，打印出安裝圖，以便安 裝工作按預(yù)裝效果進(jìn)行，從而保證了鋼結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量。
權(quán)利要求
1、一種鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法，其步驟如下A. 構(gòu)件測控a. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立結(jié)構(gòu)三維軸網(wǎng)及三維理論模型；b. 利用AUTOCAD在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立構(gòu)件三維實(shí)際模型即模擬構(gòu)件i. 將構(gòu)件平放在穩(wěn)定的平臺(tái)上，在構(gòu)件上做出兩個(gè)用于測量倒點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)；ii. 在構(gòu)件上做出測量點(diǎn)第一步，在構(gòu)件的連接主端面做出構(gòu)件幾何中心點(diǎn)，做為模型基準(zhǔn)點(diǎn)；第二步，在構(gòu)件各連接端面做出測量點(diǎn)，按每端面做三個(gè)主控點(diǎn)、三個(gè)輔助控制點(diǎn)；iii. 實(shí)體測量并做好測量記錄；iv. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維坐標(biāo)系統(tǒng)，根據(jù)測量記錄輸入各點(diǎn)位并標(biāo)識，再根據(jù)輸入的點(diǎn)做出相應(yīng)的模擬平面，將模擬平面擴(kuò)展連接成模擬構(gòu)件；v. 將制作完成的模擬構(gòu)件定義成塊，模擬構(gòu)件制作完畢；c. 復(fù)模i. 將理論模型與模擬構(gòu)件放在同一三維系統(tǒng)中，確定共同的基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)點(diǎn)選擇軸線交點(diǎn)并在基準(zhǔn)軸線上，基準(zhǔn)面選擇主連接面；ii. 以基準(zhǔn)點(diǎn)為中心旋轉(zhuǎn)模擬構(gòu)件，使基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)軸線、基準(zhǔn)面重合，復(fù)模完成；d. 檢查修整i. 在復(fù)模的基礎(chǔ)上檢查測量各連接節(jié)點(diǎn)尺寸偏差，做好標(biāo)記，提供修整數(shù)據(jù)；ii. 修整后再重新測量、建模、復(fù)模、修整工作，直至構(gòu)件合格；B. 預(yù)拼測控a. 在計(jì)算機(jī)內(nèi)利用AUTOCAD建立三維做標(biāo)系統(tǒng)，做出結(jié)構(gòu)的三維軸線；b. 將已做好的模擬構(gòu)件放出到三維坐標(biāo)系統(tǒng)中，以相應(yīng)軸線交點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)擺放全部模擬構(gòu)件；c. 檢查各連接點(diǎn)尺寸，包括連接間隙、定位板位置、高強(qiáng)螺栓連接板孔距，并由此確定高強(qiáng)螺栓連接板孔位，做出高強(qiáng)螺栓連接板詳圖，提供數(shù)控鉆床鉆孔；d. 標(biāo)注各連接尺寸，節(jié)點(diǎn)連接編號，打印出安裝圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助施工方法，尤其是一種預(yù)拼裝、安裝的鋼結(jié)構(gòu)三維掃描測控方法。該方法利用全站儀對構(gòu)件進(jìn)行精確三維定位掃描測量，在構(gòu)件上做出N個(gè)點(diǎn)，然后將測量點(diǎn)輸入到AUTOCAD中建模，做出實(shí)際三維構(gòu)件模型，再利用計(jì)算機(jī)中已建好的理論模型，兩者進(jìn)行模型復(fù)合，即可得出實(shí)際構(gòu)件的加工偏差，然后根據(jù)偏差性質(zhì)制定修整方案，修整完成后再測量建模、復(fù)模、修整直至符合要求。與傳統(tǒng)實(shí)體檢測、預(yù)裝方法相比，本發(fā)明減少了大量的施工場地、人力、機(jī)械投入，只需幾個(gè)人即可完成施工的測量控制過程，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了施工質(zhì)量，大大降低了施工成本，實(shí)現(xiàn)了低成本、高效率，高效益。
文檔編號E04G21/14GK101413348SQ20081018051
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者劉慶明 申請人:中冶京唐建設(shè)有限公司