一种空间任意角度管道来回弯下料方法技术

本发明专利技术是一种空间任意角度管道来回弯下料方法。其流程是：1)建立空间坐标系；2)测量管道直径Φ、弯头I(1)旋转半径R1、弯头II(2)旋转半径R2；3)测量管道I(1)和管道II(2)的方向向量及管口中心点坐标；4)引入角度变量t1＝0?t2＝0；5)令弯头I(1)旋转角度θ1＝t1，弯头II(2)旋转角度θ2＝t2；6)对θ1和θ2进行修改计算；7)计算ε＝|θ1-t1|；8)判断ε的大小是否达到计算精度要求；如是，则计算完毕，得到θ1、θ2及L；若否，则令t1＝θ1?t2＝θ2后转2)。该空间任意角度管道来回弯下料计算和下料准确，降低管道技能和经验要求，提高下料精度和提高施工质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种空间任意角度管道来回弯下料方法，涉及金属管的加工和管道系统

技术介绍
目前管道行业所用的管道空间任意角度来回弯下料方法，仍然是通过拉放辅助线，凭借管工技术经验，或目测的方式进行下料，还没合理的计算公式和方法进行精确计算，对管工技能和经验要求很高，下料结果误差较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是专利技术一种实现空间任意角度管道来回弯下料的准确计算和下料、降低管道技能和经验要求、提高下料精度和提高施工质量的空间任意角度管道来回弯下料方法。本专利技术的目的是这样实现的，它包括以下内容和步骤：建立空间坐标系，测量管道直径和弯头旋转半径，测量管道走向及管口中心点坐标，下料计算和弯头安装计算。其流程是：1)建立空间坐标系；2)测量管道直径Φ、弯头I 1旋转半径R1、弯头II 2旋转半径R2；3)测量管道I 1和管道II 2的方向向量及管口中心点坐标；4)引入角度变量t1＝0 t2＝0；5)令弯头I 1旋转角度θ1＝t1，弯头II 2旋转角度θ2＝t2；6)对θ1和θ2进行修改计算；7)计算ε＝|θ1-t1|；8)判断ε的大小是否达到计算精度要求；如是，则计算完毕，得到θ1、θ2及L；若否，则令t1＝θ1 t2＝θ2后转2)。所述管道管径测量，也可以通过管道设计制作资料得到管径的大小；所述管道方向向量及管口中心点坐标的测量及计算，它是指通过测量和计>算得到管道的走向和管口中心点的坐标，其方法分为直接测量和间接测量计算如下：(1)在空间内建立合适的坐标系；(2)直接测量直接测量是指管道上测量两个关键点坐标的测量，确定管道的走向，其中一个关键点为管口中心点，其方法如下：a)在管道上测量图3中管道I 1A点的空间坐标；b)在管道上测量图3中管道I 1B点的空间坐标，B点为管道I 1管口中心点；c)通过向量计算得到管道I 1的走向向量AB；d)在管道上测量图4中管道II 2C点的空间坐标，C点为管道I 1管口中心点；e)在管道上测量图4中管道II 2D点的空间坐标；f)通过向量计算得到管道II 2的走向向量DC；(3)间接测量计算间接测量计算，是指通过直接测量所取的关键点，都是不确定的点，为了减小误差，通过以下方法进行管道的走向和管口中心点的坐标的测量和计算：a)在管道I 1上取点M和点N，确保过MN的直线与管道I 1中心线平行，管道I 1中心线方向向量就是向量MN，如图5所示；b)测量管道I 1环口上一个点G的坐标，通过坐标系也方向向量MN计算管道管口中心点B的坐标，如图6所示；其中点G和点N可以是同一个点；c)在在管道II 2上取点P和点Q，确保过P0的直线与管道II 2中心线平行，管道II 2中心线方向向量就是向量PQ，如图7所示；d)测量管道II 2环口上一个点K的坐标，通过坐标系也方向向量PQ计算管道管口中心点C的坐标，如图6所示；其中点Q和点K可以是同一个点。所述弯头旋转半径的测量，如图9所示，它是指测量弯头旋转中心到弯头中心线的距离，需要测量弯头I 1的旋转半径R1和弯头II 2的旋转半径R2；所述下料计算，它是指利用管道I 1和管道II 2的走向、管道I 1管口环口上的E点的空间坐标、管道II 2管口环口上的F点的空间坐标、弯头I 1的旋转半径R1和弯头II 2的旋转半径R2，来计算弯头I 1的旋转角度θ1、弯头II 2的旋转角度θ2和中间直管段的长度L，其方法如下：1)弯头连接处的几何关系，如图10所示，两条管道与弯头连接时理想状态下的几何关系； | BB ′ | = R tan θ 2 ]]>2)建立计算坐标系，如图9所示，在空间内建立XYZ坐标系，并注明管道I 1中心线AB，管道II 2中心线DC，通过两个弯头和一条中间直管段连接B点和C点；3)建立计算模型，具体是指建立修正计算模型，通过初步计算得到的弯头旋转角度值对计算结果进行修正，修正的方式为获取新的B′点和C′点的坐标，再通过向量几何关系，重新修正弯头旋转角度值，知道获得精确的计算结果，如图12所示；图中AB为管道I 1的中心线，BE为弯头I 1的中心线，EF为中间直管段的中心线，FC为弯头II 2的中心线，CD为管道II 2的中心线，弯头I 1旋转角度为∠BO1E，弯头II 2旋转角度为∠CO2F，中间直管段长度为EF，中间直管段方向向量为B′C′，几何关系如下θ1＝∠BO1Eθ2＝∠CO2F | BB ′ | = R 1 tan θ 1 2 ]]> | CC ′ | = R 2 tan θ 2 2 ]]> B ′ = B + | BB ′ | · AB | AB | ]]> C ′ = C + | CC ′ | · DC | DC | ]]>B′C′＝C′-B′C′B′＝-B′C′B′B＝B-B′ θ 1 = a cos ( B ′ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征是它包括以下内容和步骤：建立空间坐标系，测量管道直径和弯头旋转半径，测量管道走向及管口中心点坐标，下料计算和弯头安装计算；其流程是：1)建立空间坐标系；2)测量管道直径Φ、弯头I(1)旋转半径R1、弯头II(2)旋转半径R2；3)测量管道I(1)和管道II(2)的方向向量及管口中心点坐标；4)引入角度变量t1＝0?t2＝0；5)令弯头I(1)旋转角度θ1＝t1，弯头II(2)旋转角度θ2＝t2；6)对θ1和θ2进行修改计算；7)计算ε＝|θ1?t1|；8)判断ε的大小是否达到计算精度要求；如是，则计算完毕，得到θ1、θ2及L；若否，则令t1＝θ1?t2＝θ2后转2)。

【技术特征摘要】
1.一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征是它包括以下内容和步
骤：建立空间坐标系，测量管道直径和弯头旋转半径，测量管道走向及管口中心
点坐标，下料计算和弯头安装计算；
其流程是：
1)建立空间坐标系；
2)测量管道直径Φ、弯头I(1)旋转半径R1、弯头II(2)旋转半径R2；
3)测量管道I(1)和管道II(2)的方向向量及管口中心点坐标；
4)引入角度变量t1＝0 t2＝0；
5)令弯头I(1)旋转角度θ1＝t1，弯头II(2)旋转角度θ2＝t2；
6)对θ1和θ2进行修改计算；
7)计算ε＝|θ1-t1|；
8)判断ε的大小是否达到计算精度要求；如是，则计算完毕，得到θ1、θ2
及L；若否，则令t1＝θ1 t2＝θ2后转2)。
2.根据权利要求1所述的一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征
是所述管道方向向量及管口中心点坐标的测量及计算，是指通过测量和计算得到
管道的走向和管口中心点的坐标，其方法为直接测量计算如下：
在空间内建立合适的坐标系；直接测量是指管道上测量两个关键点坐标的测
量，确定管道的走向，其中一个关键点为管口中心点，其方法如下：
a)在管道上测量管道I(1)A点的空间坐标；
b)在管道上测量管道I(1)B点的空间坐标，B点为管道I(1)管口中
心点；
c)通过向量计算得到管道I(1)的走向向量AB；
d)在管道上测量管道II(2)C点的空间坐标，C点为管道I(1)管口中
心点；
e)在管道上测量管道II(2)D点的空间坐标；
f)通过向量计算得到管道II(2)的走向向量DC。
3.根据权利要求1所述的一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征
是所述管道方向向量及管口中心点坐标的测量及计算，是指通过测量和计算得到
管道的走向和管口中心点的坐标，其方法为间接测量计算如下：
在空间内建立合适的坐标系；间接测量计算是指通过直接测量所取的关键
点，都是不确定的点；通过以下方法进行管道的走向和管口中心点的坐标的测量和

\t计算：
a)在管道I(1)上取点M和点N，确保过MN的直线与管道I(1)中心线
平行，管道I(1)中心线方向向量就是向量MN；
b)测量管道I(1)环口上一个点G的坐标，通过坐标系也方向向量MN计
算管道管口中心点B的坐标；
其中点G和点N可以是同一个点；
c)在在管道II(2)上取点P和点Q，确保过P0的直线与管道II(2)中心
线平行，管道II(2)中心线方向向量就是向量PQ；
d)测量管道II(2)环口上一个点K的坐标，通过坐标系也方向向量PQ计
算管道管口中心点C的坐标；
其中点Q和点K可以是同一个点。
4.根据权利要求1所述的一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征
是所述弯头旋转半径的测量是指测量弯头旋转中心到弯头中心线的距离，需要测
量弯头I(1)的旋转半径R1和弯头II(2)的旋转半径R2。
5.根据权利要求1所述的一种空间任意角度管道来回弯下料方法，其特征是
所述下料计算，它是指利用管道I(1)和管道II(2)的走向、管道I(1)管口
环口上的E点的空间坐标、管道II(2)管口环口上的F点的空间坐标、弯头I(1)
的旋转半径R1和弯头II(2)的旋转半径R2，来计算弯头I(1)的旋转角度θ1、
弯头II(2)的旋转角度θ2和中间直管段的长度L，其方法如下：
1)弯头连接处的几何关系，两条管道与弯头连接时理想状态下的几何关系；
| BB ′ | = R tan θ 2 ]]>2)建立计算坐标系，在空间内建立XYZ坐标系，并注明管道I(1)中心线
AB，管道II(2)中心线DC，通过两个弯头和一条中间直管段连接B点和C点；
3)建立计算模型，具体是指建立修正计算模型，通过初步计算得到的弯头
旋转角度值对计算结果进行修正，修正的方式为获取新的B′点和C′点的坐标，
再通过向量几何关系，重新修正弯头旋转角度值，知道获得精确的计算结果；
其中AB为管道I(1)的中心线，BE为弯头I(1)的中心线，EF为中间直
管段的中心线，FC为弯头II(2)的中心线，CD为管道II(2)的中心线，弯头I
(1)旋转角度为∠B01E，弯头II(2)旋转角度为∠C02F，中间直管段长度为EF，
中间直管段方向向量为B′C′，几何关系如下：
θ1＝∠BO1E
θ2＝∠CO2F
| BB ′ | = R 1 tan θ 1 2 ]]> | CC ′ | = R 2 tan θ 2 2 ]]> B ′ = B + | BB ′ | · AB | AB | ]]> C ′ = C + ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴官生，陈朋超，张世斌，赵迎波，王伟，白玉群，张军，庄楠，李增彬，王博，梁士平，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：