买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：重庆交通大学;四川公路桥梁建设集团有限公司;四川路桥桥梁工程有限责任公司

摘要：本发明公开了一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，涉及桥梁设计技术领域。具体包括：S1：对待拼装拱肋节段进行三维扫描，得到实际拱肋点云模型；S2：将实际拱肋点云模型与理论拱肋点云模型进行最佳匹配，得到拱肋最佳预拼姿态；S3：对拱肋最佳预拼姿态中心线进行提取；S4：计算拱肋最佳预拼姿态下胎架三维坐标；S5：待拼装拱肋放置前的预处理；S6：将待拼装拱肋放置在确定了三维坐标的胎架上，完成拱肋实体预拼姿态调整工作。本发明实现了拱肋目标三维姿态一次就位，极大降低了施工成本，避免了步骤反复，提高了施工效率。

主权项：1.一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对待拼装拱肋节段进行三维扫描，得到实际拱肋点云模型；S2：将实际拱肋点云模型与理论拱肋点云模型进行最佳匹配，得到拱肋最佳预拼姿态；S3：对拱肋最佳预拼姿态中心线进行提取；S4：计算拱肋最佳预拼姿态下胎架三维坐标；S5：待拼装拱肋放置前的预处理；S6：将待拼装拱肋放置在确定了三维坐标的胎架上，完成拱肋实体预拼姿态调整工作；S2具体步骤为：S201：理论拱肋点云模型的获取；S202：将实际拱肋点云模型与理论拱肋点云模型进行匹配对齐；S201具体内容为：建立拱肋理论BIM模型，并在点云专业处理软件中将BIM模型采样成为点云模型，即得到理论拱肋点云模型；S202具体内容为：设实际拱肋点云模型M为固定点云，理论拱肋点云模型N为待配准点云，配准的过程是通过刚性变换使点云N转换到点云M的坐标系中，并使M与N在形状上精确匹配，记M中的点为mi，M＝{mi|mi∈R3，i＝1：n}，记N中的点为ni，N＝{ni|ni∈R3，i＝1：m}；点云配准是完全刚性变换，即待配准点云N仅需绕X、Y、Z三个轴的旋转α、β、γ和平移tx、ty、tz可变换到与M在三维空间对齐，α、β、γ构成旋转矩阵R，tx、ty、tz构成平移向量T，记fR，T为点云N变换后与点云M间的误差函数，当使f达到最小的变换参数为配准的最优解，f的数学建模与构造直接决定了达到数值最优条件下实际点云配准的精度，使用的最近点迭代法ICP的误差函数是计算n中的点ni与M中最近的点mi间的距离平方和，公式如下：fR,T＝∑Rni+T2-mi1为了使式误差函数达到最小，需要执行迭代算法，具体步骤为：在点云N中抽样得到点集{ni}，在M中寻找与{ni}最近的点集{mi}；计算{ni}与{mi}间的平均距离，公式如下： 当d小于给定的收敛阈值时，计算收敛；当d不满足小于给定的收敛阈值时，计算fR，T，判断fR，T是否为最小值；若给出的R、T不满足d小于给定的收敛阈值时的同时，fR，T也不是最小值时，则由{ni}和{mi}估计新的变换参数R和T；得到新的点集n'i＝{n'i|n'i∈NR1+T1}，并重复迭代算法；S3的具体步骤为：S301：空间点云平面化：假设拱肋最佳预拼姿态点云数据集合为对进行线形拟合，即y＝kx+b，满足最小二乘原则： 根据式3得到拱肋在x-y面的投影斜率，得与坐标轴x轴夹角θ＝arctank0，绕Z轴顺时针旋转θ即可得到与x-z面平行的拱肋点云： S302：曲线拟合：利用n阶傅里叶级数对拱肋点云进行拟合，n值根据数据试验进行确认，公式如下：f＝a0+a1x1+...+anxn5以步长d＝xzmax-xminm将点云{xk,zk,i＝1,2,...,n}平分m段，其中，d可取的范围为5cm＜d＜10cm；S303：微段点云拟合：以d为步长的曲线圆柱点云可视为圆柱，采用S301中的迭代最小二乘法求圆心，对于每段曲线圆管，可将其投影到x-y平面为圆，其中控制点为a＝xk,fk，几何关系可知：由于投影圆圆心为微段控制点为 S304：圆管中心线生成：得到各微段圆柱的控制点后，分别绕各自对应的旋转平移参数恢复到原来对应空间位置，最后将所有的控制点通过三次样条曲线进行插值，得到该圆管的中心线；S4具体内容为：在拱肋最佳预拼姿态下，拱肋下弦管拱肋中心在预拼坐标系的轴线，确定胎架里程后，根据已有轴线获得胎架里程点处的轴线坐标x1,y1,z1轴，再根据胎架里程的圆管直径D1计算出胎架的三维坐标x1,y1,z1轴-D12，胎架月牙板高度：HD＝z1轴-D12-H1；S5具体步骤为：S501：精准放样地样线：将拱肋节段钢管中心线及节段中心线精准放出，精度应为2mm以内；S502：安装胎架：胎架由胎架底座，柱脚加紧、胎架钢管、胎架横向联系以及支撑架顶部钢板组成。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆交通大学 四川公路桥梁建设集团有限公司 四川路桥桥梁工程有限责任公司 一种大跨度拱桥预拼制造的一次就位拼装控制方法