【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种拱桥拼接领域，尤其涉及一种基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法。
技术介绍
1、传统的钢管混凝土拱桥主拱施工监测采用棱镜配合全站仪，通过人工采用全站仪进行放线，来确保放样精度，由人工测量，效率不高，且对拱肋节段主弦杆的圆弧形表面腰线定位误差较大。
2、利用无人机图像识别的测量技术，虽然效率较高，但精度受无人机路径规划和图像处理算法的影响较大，并且无人机无法测量拱肋内侧的位置，仅能获取外侧钢管的姿态；通过三维激光扫描的测量技术，扫描全段信息效率不理想，需要处理的空间点云数据量庞大，解析重构效率不高，无法满足施工现场快速获取节段姿态信息的需求。
3、因此，为解决上述技术问题，提出了一种新的技术手段。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种最少通过三个点获取整个钢管位姿信息的方法，不仅能够提高测量精度，还能提高测量效率。
2、本专利技术提供的一种基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，包括以下步骤：
3、s1.在拱肋首节段主弦杆每个管口的圆周方向上均匀设置定位装置；
4、所述拱肋首节段主弦杆每个管口的定位装置不少于3个；
5、s2.定位装置目标中心点根据拱肋首节段主弦杆每个管口的定位装置目标中心点的地面全局坐标构建拱肋首节段的地面局部坐标系，并计算拱肋首节段主弦杆每个管口圆心的地面局部坐标；
6、s21.测量拱肋首节段主弦杆每个管口的定位装置目标中心点的地
7、s22.根据拱肋首节段上任意3个定位装置目标中心点的地面全局坐标构建拱肋首节段地面局部坐标系；
8、所述任意3个定位装置目标中心点的连线能够形成一个平面；
9、s23.根据拱肋首节段主弦杆每个管口的定位装置目标中心点的地面全局坐标和拱肋首节段地面局部坐标系，计算拱肋首节段主弦杆每个管口定位装置目标中心点的地面局部坐标；
10、s24.根据拱肋首节段每个管口定位装置目标中心点的地面局部坐标，拟合得到每个管口圆心的地面局部坐标；
11、s3.在吊装拱肋首节段前，拆除拱肋首节段上的定位装置，仅在拱肋首节段上保留不少于3个定位装置；
12、所述保留的定位装置目标中心点的连线至少能够形成一个平面；
13、s4.根据拱肋首节段上保留的定位装置目标中心点的空中全局坐标，构建拱肋首节段的空中局部坐标系，并计算拱肋首节段主弦杆每个管口圆心的空中全局坐标；
14、s41.测量拱肋首节段上保留的定位装置目标中心点的空中全局坐标；
15、s42.根据拱肋首节段上保留的任意3个定位装置目标中心点的空中全局坐标构建空中局部坐标系；
16、所述保留的任意3个定位装置目标中心点的连线能够形成一个平面；
17、s43.根据拱肋首节段管口圆心的地面局部坐标和空中局部坐标系计算管口圆心的空中局部坐标；
18、s44.根据拱肋首节段管口圆心的空中局部坐标和空中局部坐标系计算管口圆心的空中全局坐标；
19、s5.根据拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标，计算拱肋首节段两个端面中心点的空中全局坐标；
20、s6.计算拱肋首节段端面中心点的全局坐标与端面中心点预设坐标的偏差，并判断偏差是否等于0，如是，则停止调整拱肋首节段的位置，如否，则调整拱肋首节段管口的位置和角度，并返回步骤s4-s6，直至偏差等于0；
21、s7.除拱肋首节段之外的其余拱肋节段依次重复步骤s1-s6，直至拼接完成；
22、其中，保留的定位装置在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段上不少于2个；
23、在除拱肋首节段之外的其余拱肋节段的空中局部坐标系根据保留的定位装置目标中心点的空中全局坐标和前一拱肋节段的端面中心点的空中全局坐标计算得到；
24、所述前一拱肋节段的端面中心点为前一拱肋节段与当前拱肋节段拼接的端面中心点。
25、进一步，步骤s1中，每个管口外侧壁圆周方向上均匀设置3个定位装置，所述每个管口的定位装置结构相同，所述定位装置为l形支架和棱镜，所述棱镜固定设置于l形支架上。
26、进一步，步骤s2中，通过如下方法构建拱肋首节段的地面局部坐标系：
27、拱肋首节段地面局部坐标系建立公式如下：
28、
29、
30、
31、其中，和分别表示拱肋首节段地面局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量，g表示地面全局坐标，j表示管口序号，n表示定位装置序号。
32、进一步，通过如下方法计算拱肋首节段主弦杆管口定位装置中线点的地面局部坐标，计算公式如下：
33、
34、
35、其中，g表示地面局部坐标，j表示管口序号，n表示定位装置序号，t表示由地面全局坐标系转换到地面局部坐标系的转换矩阵。
36、进一步，拱肋首节段主弦杆管口圆心的地面局部坐标通过如下公式计算：
37、
38、其中，和分别表示拱肋首节段第j个管口圆心在地面局部坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标，和分别表示拱肋首节段第j个管口上的第n个定位装置在地面局部坐标系下的x轴、y轴和z轴坐标，r1,j,n表示拱肋首节段第j个管口圆心到第j个管口上第n个定位装置的距离；
39、将主弦杆管口圆周上不少于3个定位装置的地面局部坐标代入计算管口圆心地面局部坐标的公式中，通过最小二乘法拟合得到管口圆心坐标。
40、进一步，步骤s4中，通过如下方法构建拱肋首节段的空中局部坐标系：
41、
42、
43、
44、其中，和分别表示拱肋首节段空中局部坐标系的x轴、y轴和z轴的方向向量，f表示空中全局坐标，m表示保留的定位装置序号。
45、进一步，拱肋首节段管口圆心的空中局部坐标通过如下公式计算：
46、
47、其中，和分别表示拱肋首节段第j个管口的圆心空中局部坐标。
48、进一步，通过如下方法计算拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标：
49、
50、
51、其中，p表示由空中全局坐标系转换到空中局部坐标系的转换矩阵，p-1表示p的逆矩阵，f表示空中局部坐标，f表示空中全局坐标，j表示管口序号，m表示保留的定位装置。
52、进一步，步骤s5中，通过如下计算拱肋首节段两个端面中心点的空中全局坐标：
53、或者
54、或者
55、或者
56、其中，和分别表示拱肋首节段中端面e的x轴、y轴和z轴的空中全局坐标，j表示管口的序号，j和j+3为对角关系，j+1和j+2表示对角关系。
57、进一步，步骤s6中，通过如下公式计算偏差：
58、
59、其中，δ1,e表示拱肋首节段本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤S1中，每个管口外侧壁圆周方向上均匀设置3个定位装置，所述每个管口的定位装置结构相同，所述定位装置为L形支架和棱镜，所述棱镜固定设置于L形支架上。
3.根据权利要求2所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤S2中，通过如下方法构建拱肋首节段的地面局部坐标系：
4.根据权利要求3所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：通过如下方法计算拱肋首节段主弦杆管口定位装置中线点的地面局部坐标，计算公式如下：
5.根据权利要求4所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：拱肋首节段主弦杆管口圆心的地面局部坐标通过如下公式计算：
6.根据权利要求1所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤S4中，通过如下方法构建拱肋首节段的空中局部坐标系：
7.根据
8.根据权利要求7所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：通过如下方法计算拱肋首节段管口圆心的空中全局坐标：
9.根据权利要求8所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤S5中，通过如下计算拱肋首节段两个端面中心点的空中全局坐标：
10.根据权利要求9所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤S6中，通过如下公式计算偏差：
...【技术特征摘要】
1.一种基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤s1中，每个管口外侧壁圆周方向上均匀设置3个定位装置，所述每个管口的定位装置结构相同，所述定位装置为l形支架和棱镜，所述棱镜固定设置于l形支架上。
3.根据权利要求2所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：步骤s2中，通过如下方法构建拱肋首节段的地面局部坐标系：
4.根据权利要求3所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：通过如下方法计算拱肋首节段主弦杆管口定位装置中线点的地面局部坐标，计算公式如下：
5.根据权利要求4所述基于点域追踪的钢管拱肋节段姿态及线形误差控制方法，其特征在于：拱肋首节段主弦杆管口圆心的地面局...
【专利技术属性】
技术研发人员：王邵锐，杨理贵，程崇晟，黄博，崔晓璐，邓宇航，余杰，刘纪轩，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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