钢结构组件计算机模拟拼装方法技术

本发明专利技术涉及一种钢结构组件计算机模拟拼装方法，对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模型进行模拟拼装，在计算机上进行拼装干涉检查，在计算机上分析拼装精度，在计算机上得到构件连接件加工所需要的信息。构思的模拟预拼装有两种方法，一是按照构件的预拼装图纸要求，将构造的构件模型在计算机中按照图纸要求的理论位置进行预拼装，然后逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，反馈回检查结果和后续作业需要的信息。二是保证构件在自重作用下不发生超过工艺允许的变形的支撑条件下，以保证构件间的连接为原则，将构造的构件模型在计算机中进行模拟预拼装，检查构件的拼装位置与理论位置的偏差是否在允许范围内，并反馈回检查结果作为预拼装调整及后续作业的调整信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢结构组件计算机模拟拼装方法，属计算机模拟钢结构组件拼装方法制造领域。
技术介绍
目前，在钢结构产品制造领域，为了保证能把钢结构构件顺利拼装成组件，一般在构件制造完成后要按照组装要求对其进行实际预拼装，同时完成构件间连接件的配制。实际预拼装作业效率低，费用高，劳动强度大，而且存在一定的作业安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是：在钢结构产品制造过程，用计算机对制造完成的构件进行模拟拼装，代替传统的实际预拼装作业，从而提高作业效率，降低作业费用，减少劳动强度，消除实际预拼装作业过程的安全隐患。本专利技术的设计方案：对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模型进行模拟拼装，在计算机上进行拼装干涉检查，在计算机上分析拼装精度，在计算机上得到构件连接件加工所需要的信息。构思的模拟预拼装有两种方法，一是按照构件的预拼装图纸要求，将构造的构件模型在计算机中按照图纸要求的理论位置进行预拼装，然后逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，反馈回检查结果和后续作业需要的信息。二是保证构件在自重作用下不发生超过工艺允许的变形的支撑条件下，以保证构件间的连接为原则，将构造的构件模型在计算机中进行模拟预拼装，检查构件的拼装位置与理论位置的偏差是否在允许范围内，并反馈回检查结果作为预拼装调整及后续作业的调整信息。1、三维测量系统这里所描述的三维测量系统能实现：任意结构形式的构件在任意姿态的静止状态下所需要的要素进行精密的三维测量，测量精度能达到10ppm。测量系统由一台激光跟踪测量仪及一台(或数台)数码照相测量仪构成，数码照相测量仪主要对构件进行局部测量，测量内容主要是构件上的棱边及连接螺栓孔等，激光跟踪测量仪实现对数码照相测量仪所测量局部群间关系的测量。对以上两种测量数据进行坐标-->转换计算，最终实现对整个构件在同一坐标下的是三维测量。测量过程要求构件静止不动，对构件的空间位置、姿态无任何特殊要求，测量仪的摆放位置也无特殊要求，只要构件上被测要素在仪器的视线范围内即可。测量位置可以是多个，最终数据处理时将他们转换到同一坐标系下，测量过程示意如下图1～图2。2、构建构件模型并确定预拼基准构件模型有两种，一是用上述测量系统获得的测量数据构建的实物模型；二是用设计数据构建的理论模型。在测量后处理软件或其它具有三维造型和装配功能的软件平台上，分别用构件的测量数据构建实物模型，用设计数据构建理论模型，生成有直观效果的构件模型图。然后用自主开发的软件，采用最小二乘法原理，采用拟合方法确定出构件模型上能满足模拟拼装所需要基准要素(基准点、基准线或基准面)。3、模拟拼装方案一：在计算机中根据设计组装图，并通过构件模型上的基准要素将构件模型放在正确的拼装位置上，在计算机中逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，检查结果一般有两种情况：一是所有构件间的连接关系均满足技术要求，这种情况下就可以继续进行确定构件连接件的加工制造信息等其它任务，比如确定连接件上孔的加工位置等；另一种情况是个别构件的连接关系不能满足设计组装图的要求，这种情况下需要对局部的构件位置和姿态在计算机中进行微调，调整的结果也由两种可能：一是经微调后构件的连接关系满足组装要求，这种情况下也可以往下进行其它的任务；还有一种情况是经过微调还不能达到组装要求，这种情况下就要根据组装误差的大小对相关构件提出返修方案或重新制造新的构件。方案二：保证构件在自重作用下不发生超过工艺允许的变形的支撑条件下，以保证构件间连接部位的连接关系为原则，对构件进行模拟拼装，检查预拼装结果是否满足相关要求。检查结果有两种情况：一是按照工艺要求，所有检查项点均满足要求，说明实际构件及连接件的制作精度达到标准要求。二是部分拼装精度不满足工艺要求，则需要对参与模拟预拼装的构件在计算机中进行姿态和位置调整。如果调整后构件连接件间的连接关系没有被破坏，也说表构件及连接件的制作质量达到标准要求。如果调整后模拟预拼装结果满足仍不能达到标准要求，则对构件或连接件提出返修方案。设计方案的流程图如下图3所示。技术方案：钢结构组件计算机模拟拼装方法，其特征是：对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模型进行模拟拼装，在-->计算机上进行拼装干涉检查、分析拼装精度、得到构件连接件加工所需要的信息：(1)测量系统：采用一台或数台数码照相测量仪对被测量构件、构件的端面尺寸、棱边、孔组进行三维测量，激光跟踪测量仪实现对数码照相测量仪所测量局部群间关系的测量，并将以上两种测量数据进行坐标转换计算，最终实现对整个构件在同一坐标下的是三维测量，在测量后处理软件或其它具有三维造型和装配功能的软件平台上，分别用构件的测量数据构建实物模型，用设计数据构建理论模型，生成有直观效果的构件模型图，然后用自主开发的软件，采用最小二乘法原理，采用拟合方法确定出构件模型上能满足模拟拼装所需要基准要素----基准点、基准线或基准面；(2)构建构件模型、确定预拼基准：①在计算机中根据设计组装图，并通过构件模型上的基准要素将构件模型放在拼装位置上，在计算机中逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，当所有构件间的连接关系均满足技术要求时，确定构件连接件的加工制造信息，如果个别构件的连接关系不能满足设计组装图的要求，对局部的构件位置和姿态在计算机中进行微调，微调后构件的连接关系满足组装要求，确定构件连接件的加工制造信息，微调不能达到组装要求，根据组装误差的大小对相关构件提出返修方案或重新制造新的构件；或，②对构件进行模拟拼装，并检查模拟拼装结果，当所有检查项点均满足要求时，说明实际构件及连接件的制作精度达到标准要求；当部分拼装精度不满足工艺要求，则需要对参与模拟预拼装的构件在计算机中进行姿态和位置调整，如果调整后构件连接件间的连接关系没有被破坏，说明构件及连接件的制作质量达到标准要求，如果调整后模拟预拼装结果满足仍不能达到标准要求，则对构件或连接件提出返修方案。本专利技术与
技术介绍
相比，一是对实际的构件进行精密三维测量，能更加准确评价构件的制造精度；二是同传统的构件现场拼装相比，计算机模拟拼装在提高效率、节省资源、保障安全等方面有非常明显的工程意义和社会意义；三是能针对产品制造过程形成系统、详细、直观的工程资料；四是不受产品结构形式和重量的限制；五是能加强企业的竞争力。附图说明图1是钢结构组件计算机模拟拼装方法的测量系统的主视结构示意图。图2是钢结构组件计算机模拟拼装方法的测量系统的轴侧结构示意图。图3是钢结构组件计算机模拟拼装方法的流程图。图4是构件拼装的结构示意图。图5是自主开发软件流程图。图6是测量后处理软件流程图。图1标号说明：-->1、照相测量仪，一台(或数台)可在需要的位置测量。2、激光跟踪测量仪；3、被测构件；4、激光跟踪测量仪转站基准靶标；图4标号说明1、模拟拼装定位基准线；2、构件1；3、连接件；4、连接孔；5、构件2；6、模拟拼装定位基准点2；7、构件支撑；8、模拟拼装定位基准点1具体实施方式实施例1：参照附图1～3。钢结构组件计算机模拟拼装方法，对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢结构组件计算机模拟拼装方法，其特征是：对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模型进行模拟拼装，在计算机上进行拼装干涉检查、分析拼装精度、得到构件连接件加工所需要的信息：　（１）测量系统：采用一台或数台数码照相测量仪对被测量构件、构件的端面尺寸、棱边、孔组进行三维测量，激光跟踪测量仪实现对数码照相测量仪所测量局部群间关系的测量，并将以上两种测量数据进行坐标转换计算，最终实现对整个构件在同一坐标下的是三维测量，在测量后处理软件或其它具有三维造型和装配功能的软件平台上，分别用构件的测量数据构建实物模型，用设计数据构建理论模型，生成有直观效果的构件模型图，然后用自主开发的软件，采用最小二乘法原理，采用拟合方法确定出构件模型上能满足模拟拼装所需要基准要素－－－－基准点、基准线或基准面；　（２）构建构件模型、确定预拼基准：　①在计算机中根据设计组装图，并通过构件模型上的基准要素将构件模型放在拼装位置上，在计算机中逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，当所有构件间的连接关系均满足技术要求时，确定构件连接件的加工制造信息，如果个别构件的连接关系不能满足设计组装图的要求，对局部的构件位置和姿态在计算机中进行微调，微调后构件的连接关系满足组装要求，确定构件连接件的加工制造信息，微调不能达到组装要求，根据组装误差的大小对相关构件提出返修方案或重新制造新的构件；　或，②对构件进行模拟拼装，并检查模拟拼装结果，当所有检查项点均满足要求时，说明实际构件及连接件的制作精度达到标准要求；当部分拼装精度不满足工艺要求，则需要对参与模拟预拼装的构件在计算机中进行姿态和位置调整，如果调整后构件连接件间的连接关系没有被破坏，说明构件及连接件的制作质量达到标准要求，如果调整后模拟预拼装结果满足仍不能达到标准要求，则对构件或连接件提出返修方案。...

【技术特征摘要】
1、一种钢结构组件计算机模拟拼装方法，其特征是：对制造已完成的构件进行三维测量，用测量数据在计算机中构造构件模型，在计算机中对构件模型进行模拟拼装，在计算机上进行拼装干涉检查、分析拼装精度、得到构件连接件加工所需要的信息：(1)测量系统：采用一台或数台数码照相测量仪对被测量构件、构件的端面尺寸、棱边、孔组进行三维测量，激光跟踪测量仪实现对数码照相测量仪所测量局部群间关系的测量，并将以上两种测量数据进行坐标转换计算，最终实现对整个构件在同一坐标下的是三维测量，在测量后处理软件或其它具有三维造型和装配功能的软件平台上，分别用构件的测量数据构建实物模型，用设计数据构建理论模型，生成有直观效果的构件模型图，然后用自主开发的软件，采用最小二乘法原理，采用拟合方法确定出构件模型上能满足模拟拼装所需要基准要素----基准点、基准线或基准面；(2)构建构件模型、确定预拼基准：①在计算机中根据设计组装图，并通过构件模型上的基准要素将构件模型放在拼装位置上，在计算机中逐个检查构件间的连接关系是否满足产品技术要求，当所有构件间的连接关系均满足技术要求时，确定构件连接件的加工制造信息，如果个别构件的连接关系不能满足设计组装图的要求，对局部的构件位置和姿态在计算机中进行微调，微调后构件的连接关系满足组装要求，确定构件连接件的加工制造信息，微调不能达到组装要求，根据组装误差的大小对相关构件提出返修方案或重新制造新的构件；或，②对构件进行模拟拼装，并检查模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，吉敏廷，张永利，钱叶祥，秦博龙，
申请(专利权)人：中铁宝桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]