一种球体球心坐标定位方法技术

本发明专利技术公开了一种球体球心坐标定位方法，将定位装置的圆环形底盘放置到待测球体的表面，确保对称中杆的中轴线穿过待测球体的球心；通过全站仪获取十字交叉点的三维坐标(x，y，z)；通过公式运算获得球心纵坐标z′，具体为z′＝z‑(h+r)，其中：z为通过全站仪测量的十字交叉点的纵坐标，h为十字交叉点到对称中杆底部的距离，r为待测球体的半径；通过上述数据获得待测球体的球心坐标值为(x，y，z′)。本发明专利技术可以快速实现对球体球心的定位，且测量简单，准确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种定位方法，尤其涉及一种球体球心坐标定位方法。
技术介绍
目前，大型网架钢结构具有跨距大、重量轻、强度高、造型美观、无需支撑等优点，广泛应用在体育场馆、影歌剧院、展览馆、候车厅、温室等建筑的屋盖。大跨度网架钢结构多采用焊接球作为节点，并与各杆件焊接而成，具有构造简单、传力明确、连接方便等特点。焊接球网架在组装、焊接过程中，需要对焊接球进行空间快速定位，现有的常规做法是通过手动葫芦对焊接球进行初步定位，用直尺等工具依靠肉眼对焊接球的球心偏移量进行估计，这种做法因无法准确得到焊接球的球心位置仅适用与精度要求较低的工程项目；或者将测量棱镜直接放置在焊接球顶部，目估球心位置进行相应调整，适用于焊接球半径较小、精度要求较低的工程项目；或者在焊接球表面张贴若干反射棱镜片，通过测量棱镜片的三维坐标进而计算出球心坐标，该方法计算复杂，受现场施工干扰大，安装进度缓慢，且不适用焊接球半径较小的工程项目。现有球心定位方法及使用的装置较为简单，安装精度较低，施工速度较慢，焊接球与其他杆件的对接成功率较低，或者计算复杂，难以保证施工质量符合设计要求。因此，现有的焊接球定位方法具有一定的缺陷：(1)依靠人工肉眼和简单工具对焊接球的球心进行估计，精度较低；(2)定位效率不高，定位时间长，需要反复多次对焊接球进行调整。。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的缺陷，现提供一种球体球心坐标定位方法，可以快速实现对球体球心的定位，且测量简单，准确度高。技术方案：本专利技术所揭示的一种球体球心坐标定位方法，包括如下步骤：检测工具选择：定位装置和全站仪，其中定位装置结构为圆环形底盘上设有圆筒，且在圆筒内设置有对称中杆，对称中杆顶部设有十字形观测标志，其中圆筒的中轴线，对称中杆的中轴线以及十字形观测标志的十字交叉点相互重叠且穿过圆环形底盘的圆点，同时在圆环形底盘上设置有两个水平气泡；检测工具摆放：将全站仪摆放在平稳地面控制点(已有坐标)上，使其对准待测球体方向，将定位装置的圆环形底盘放置到待测球体的表面，通过两个气泡调节圆环形底盘的水平度，调节对称中杆使其抵住待测球体的表面，同时使十字形观测标志对准全站仪方向，此时对称中杆的中轴线穿过待测球体的球心；测量：通过全站仪获取十字形观测标志的十字交叉点的三维坐标(x，y，z)，其中x、y为平面坐标，z为纵向坐标，由于十字交叉点在对称中杆的中轴线上，而对称中杆的中轴线穿过球心，故而获得待测球体球心的平面坐标(x，y)；纵坐标运算：通过公式运算获得球心纵坐标z′，具体为z′＝z-(h+r)，其中：z为通过全站仪测量的十字交叉点的纵坐标，h为十字交叉点到对称中杆底部的距离，r为待测球体的半径；球心坐标：通过上述数据获得待测球体的球心坐标值为(x，y，z′)。在对称中杆顶部设置GNSSRTK测量仪器替代全站仪对十字交叉点的三维坐标进行测量，免去全站仪测量存在的观测工作量大或计算可能产生粗差等问题。本专利技术在测量时只需要测量观测点的三维坐标即可，由于观测点到对称中杆底部的距离值是固定的，球体半径也是固定的，在获得球心纵坐标时只需要通过观测点的纵坐标减去球体半径以及观测点到对称中杆底部距离即可，观测简单，运算方便，误差率低，测量精确度高。有益效果：本专利技术所揭示的一种球体球心坐标定位方法，通过全站仪，定位装置精确快速地定位焊接球球心的三维位置；所述装置结构简单，成本低，施工过程中容易操作，而所述方法步骤简单，定位时间短，精确度高，加快了工程施工进度。附图说明图1为本专利技术中定位装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图，对本专利技术几个实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1所示，本专利技术所揭示的一种球体球心坐标定位装置，包括圆环形的底盘1，圆筒2，对称中杆3，制动螺栓4，两个水平气泡5，其中，所述圆环形的底盘1稳固的套在球体10表面，所述圆筒2四周通过支撑杆固定在底盘1上，且与底盘上端面具有一定空隙，便于底盘套在球体上，圆筒底部不会抵住球体表面，所述圆筒2的中心轴线穿过所述底盘1的圆心，所述制动螺栓4安装在圆筒2侧壁且穿过圆筒2延伸至内部，所述对称中杆3插在所述圆筒2内，在圆筒内可以上下移动或者转动，并通过制动螺栓4抵住实现定位，所述对称中杆3的中心轴线同样穿过所述底盘1的圆心，所述水平气泡5安装在底盘1的上端面，且两个水平气泡轴线相互垂直并与底盘圆心的连接线相互垂直，当环形的底盘1放置在待测的球体10上，通过两个水平气泡5确定底盘的水平度。所述对称中杆3顶部具有半圆柱型观测柱6，所述观测柱的断面上设有十字形观测标志7，且十字形观测标志的十字交叉点位于对称中杆的中心轴线上。本专利技术所揭示的一种球体球心坐标定位方法，包括如下步骤：检测工具选择：定位装置和全站仪，其中定位装置结构为圆环形底盘上设有圆筒，且在圆筒内设置有对称中杆，对称中杆顶部设有十字形观测标志，其中圆筒的中轴线，对称中杆的中轴线以及十字形观测标志的十字交叉点相互重叠且穿过圆环形底盘的圆点，同时在圆环形底盘上设置有两个水平气泡；检测工具摆放：将全站仪摆放在平稳地面控制点(已有坐标)上，使其对准待测球体方向，将定位装置的圆环形底盘放置到待测球体的表面，通过两个气泡调节圆环形底盘的水平度，调节对称中杆使其抵住待测球体的表面，同时使十字形观测标志对准全站仪方向，此时对称中杆的中轴线穿过待测球体的球心；测量：通过全站仪获取十字形观测标志的十字交叉点的三维坐标(x，y，z)，其中x、y为平面坐标，z为纵向坐标，由于十字交叉点在对称中杆的中轴线上，而对称中杆的中轴线穿过球心，故而获得待测球体球心的平面坐标(x，y)；纵坐标运算：通过公式运算获得球心纵坐标z′，具体为z′＝z-(h+r)，其中：z为通过全站仪测量的十字交叉点的纵坐标，h为十字交叉点到对称中杆底部的距离，r为待测球体的半径；球心坐标：通过上述数据获得待测球体的球心坐标值为(x，y，z′)。作为本专利技术的替代方法为在对称中杆顶部设置GNSSRTK测量仪器替代全站仪对十字交叉点的三维坐标进行测量，免去全站仪测量存在的观测工作量大或计算可能产生粗差的问题。本专利技术的
技术实现思路
及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本专利技术的揭示而作种种不背离本专利技术精神的替换及修饰，因此，本专利技术保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本专利技术的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球体球心坐标定位方法，其特征在于包括如下步骤：检测工具选择：定位装置和全站仪，其中定位装置结构为圆环形底盘上设有圆筒，且在圆筒内设置有对称中杆，对称中杆顶部设有十字形观测标志，其中圆筒的中轴线，对称中杆的中轴线以及十字形观测标志的十字交叉点相互重叠且穿过圆环形底盘的圆点，同时在圆环形底盘上设置有两个水平气泡；检测工具摆放：将全站仪摆放在平稳地面的控制点上，使其对准待测球体方向，将定位装置的圆环形底盘放置到待测球体的表面，通过两个气泡调节圆环形底盘的水平度，调节对称中杆使其抵住待测球体的表面，同时使十字形观测标志对准全站仪方向，此时对称中杆的中轴线穿过待测球体的球心；测量：通过全站仪获取十字形观测标志的十字交叉点的三维坐标(x，y，z)，其中x、y为平面坐标，z为纵向坐标，由于十字交叉点在对称中杆的中轴线上，而对称中杆的中轴线穿过球心，故而获得待测球体球心的平面坐标(x，y)；纵坐标运算：通过公式运算获得球心纵坐标z′，具体为z′＝z‑(h+r)，其中：z为通过全站仪测量的十字交叉点的纵坐标，h为十字交叉点到对称中杆底部的距离，r为待测球体的半径；球心坐标：通过上述数据获得待测球体的球心坐标值为(x，y，z′)。...

【技术特征摘要】
1.一种球体球心坐标定位方法，其特征在于包括如下步骤：检测工具选择：定位装置和全站仪，其中定位装置结构为圆环形底盘上设有圆筒，且在圆筒内设置有对称中杆，对称中杆顶部设有十字形观测标志，其中圆筒的中轴线，对称中杆的中轴线以及十字形观测标志的十字交叉点相互重叠且穿过圆环形底盘的圆点，同时在圆环形底盘上设置有两个水平气泡；检测工具摆放：将全站仪摆放在平稳地面的控制点上，使其对准待测球体方向，将定位装置的圆环形底盘放置到待测球体的表面，通过两个气泡调节圆环形底盘的水平度，调节对称中杆使其抵住待测球体的表面，同时使十字形观测标志对准全站仪方向，此时对称中杆的中轴线穿过待测球体的球心；测量：通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄向阳，
申请(专利权)人：南通市测绘院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32