[发明专利]一种空间大型弯曲圆钢管多工序累积误差控制方法

摘要

本发明公开了一种空间大型弯曲圆钢管多工序累积误差控制方法。根据国家标准在弯曲圆钢管拼装平面加工出一个调整角，下一段待拼装弯管空间上表现为绕局部拼装坐标系原点旋转一个调整角；调整角是绕拼接平面的轴旋转，同时能绕轴和轴旋转；调整后的三维坐标与设计三维坐标的距离作为目标函数，以规范中的要求作为约束条件，建立累积误差优化的数学模型；结合空间大型弯曲圆管设计模型三维坐标参数，以设计点三维坐标和实际拼装后的坐标的两组参数作为目标函数，代入空间弯曲圆管累积误差控制数学模型，计算得到调整角的最优解。本发明适用于大型博览会馆、交通枢纽、奥运会运动场等大跨度、大直径空间弯曲圆钢管加工累积误差的控制。

主权项

1.一种空间大型弯曲圆钢管多工序累积误差控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：1)根据国家标准规范《钢结构工程施工质量验收规范GB 50205‑2001》中对管端面与轴线垂直度的要求，定义管端面与轴线的夹角Δθ为调整角；在弯曲圆钢管拼装平面加工出一个调整角Δθ，对待拼装弯管的空间位置进行调整，使得累积误差减小并满足国家标准规范中的要求；加工出调整角Δθ后，下一段待拼装弯管空间上表现为绕局部拼装坐标系原点旋转一个调整角Δθ；所述调整角Δθ是绕拼接平面的轴旋转的，在国家标准规范中，它同时能绕轴和轴旋转；空间坐标变换的旋转公式为：式中：为绕轴在面旋转角度；为绕轴在面旋转角度；为绕轴在面旋转角度；当很小时，坐标变换公式简化为：式中，(x″,y″,z″)T为实际拼装后的坐标，(x′,y′,z′)T为经过调整角优化后的坐标，Δx,Δy,Δz为原点坐标增量；将经过调整角优化后的坐标与设计三维坐标的距离偏移量作为优化目标，建立精度优化的目标函数：f＝min{(x′‑X)2+(y′‑Y)2+(z′‑Z)2}其中：(X，Y，Z)T为设计三维坐标；精度优化的目标函数约束方程为国家标准规范中对调整角Δθ的技术要求，则：式中：d为弯管外径；结合上式，为以调整角优化后的坐标与设计三维坐标的距离作为目标函数，以规范中的要求作为约束条件，建立累积误差优化的数学模型；2)应用空间大型弯曲圆钢管累积误差控制参数检测系统，获得空间大型弯曲圆钢管的每一段实际加工模型的中心轴线点坐标和端面与中心轴线的相对位置三维坐标参数；结合空间大型弯曲圆管设计模型三维坐标参数，以(X，Y，Z)T为设计点三维坐标和(x″,y″,z″)T为实际拼装后的坐标的两组参数作为目标函数，代入空间弯曲圆管累积误差控制数学模型，计算得到调整角Δθ的最优解。