[发明专利]一种钢构件圆柱体拟合方法

说明书

本发明公开了一种钢构件圆柱体拟合方法，包括以下步骤：在待测剖面圆上设置多个测量点，并布置高精度激光仪器采集测量点的三维坐标采用转站算法，把不同测量点测量的三维坐标，转换到一个公共坐标系下；利用转站后的坐标点计算拟合平面方程，得到平面方程参数，以此平面作为剖面圆度的评定平面；将测量点坐标投影到评定平面上，并计算各点投影坐标以及到评定平面的距离；利用线性最小二乘法将投影到同一平面的坐标点进行平面圆拟合，得到圆的拟合半径和圆心；在平面圆拟合的基础上，将多个剖面圆采用最小二乘法进行柱体圆度计算即进行圆柱拟合，通过本发明将多种算法整合为一体，对大型圆柱形钢构件尺寸测量具有很强的针对性。

技术领域

本发明涉及工业测量、钢结构检测领域，具体涉及一种钢构件圆柱体拟合方法。

背景技术

在现代建造业中，人们对大型钢结构(尺寸在十米至数十米)的加工精度要求越来越高，对建造技术提出了更高要求的同时，对建造质量的准确评估和检验也有着迫切的需求。

大型圆柱形刚钢构件广泛应用于大型桥梁，涵洞，隧道，船舶，航天，航空等领域，圆柱形钢构件的主要指标主要包括端面的平面度，柱体的圆度、挠度、直径等。相对于小型构件可用测量仪器直接测量，大型圆柱形钢构件通常都是固定的不可移动的物体，其直径往往非常巨大，且结构复杂，周围伴随着诸多遮挡物，测量空间也可能比较受限，往往很难在一个位置完成测量，而多位置测量的数据如何进行同坐标系转换又是一大难题。

目前的大型圆柱形刚构件的测量一般采用撑杆法等几何测量的方式，这种方式除需要大量人力外，检测慢，效率低，操作繁琐，主观性大，测量精度不高，自动化程度低，此外该方法需要整个构件处在开阔的场地，须保证其在某个位置能被整体测量，大大限制了测量条件。同时该方法存在的不确定因素多，即影响了建造效率，也无法对建造质量作出精确的评估。

对于大型圆柱形刚构件传统方法也只能测量圆柱端面的形状，对于端面的平整度及整个柱体的圆度、挠度无法做出测量。因此提出一套完整的测量、分析、计算方法来满足大尺寸圆柱形钢构件高精度测量的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钢构件圆柱体拟合方法

本发明提供了一种钢构件圆柱体拟合方法，包括以下步骤：

步骤1：在待测的一个大型钢结构的剖面圆上设置多个测量点，并布置高精度激光仪器采集测量点的三维坐标；

步骤2：采用转站算法，把不同测量点测量的三维坐标转换到一个公共坐标系下；

步骤3：利用步骤2转站后的坐标点计算拟合平面方程，得到平面方程参数，在拟合运算过程中，算法能自动剔除误差较大的数据，获取最佳拟合方程参数，以此平面作为剖面圆度的评定平面；

步骤4：将测量点坐标投影到步骤3确定的评定平面上，并计算各点投影坐标以及到评定平面的距离；

步骤5：利用平面圆拟合算法将步骤4投影到同一平面的坐标点作为圆周上的点进行平面圆拟合，得到圆的拟合半径和圆心；

步骤6：重复步骤1-5，对多个剖面圆进行处理，在步骤5平面圆拟合的基础上，将多个剖面圆采用最小二乘法进行柱体圆度计算即进行圆柱拟合。

进一步地，步骤1中所述高精度激光仪器与计算机连接，实时传输所测数据给计算机进行处理计算。