一种赛道框架系统监测方法与流程

本发明涉及精度检测技术领域，更进一步涉及一种赛道框架系统监测方法。

背景技术：

雪车雪橇赛道是由制冷管道支架、制冷管以及混凝土表面等组合而成的一种空间双曲面造型的运动滑道，一条赛道由若干套管道支架组成，间距1.5～2.5m，管道支架是沿赛道中心线横切的骨架，底部固定在地面，管道支架间隔布置；每套管道支架根据赛道的空间走向分布在不同标高、不同坐标位置，根据管道支架的不同位置组合，使赛道呈现不同的弯曲造型；制冷管道沿赛道的走向卡设在各个管道支架上，制冷管道和管道支架形成框架系统。

框架系统架设完成后浇筑混凝土，管道支架和制冷管道全部被混凝土包裹在内部，形成曲面平滑的赛道，平面度要求不超过10mm。

管道支架是氨制冷管道定位安装的依据，管道支架的标高、位置控制点多，调整难度大且成型复杂，管道支架的安装控制是雪车雪橇赛道施工过程的关键工序。由于赛道造型持续变化，每组管道支架的形式各不相同，如何保证管道支架位置精准，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种赛道框架系统监测方法，在架设框架系统时对管道支架等进行精度监测，度监测更为快速便捷，提高了施工效率，具体方案如下：

一种赛道框架系统监测方法，包括：

建立三维坐标系，获取管道支架三维模型，在所述管道支架三维模型中依次分析各个管道支架形状构造，在每个所述管道支架上选取若干个特征点，得到各个所述特征点的三维坐标值；

在每个所述管道支架处分别建立直角局部坐标系，根据所述直角局部坐标系与所述三维坐标系的关系进行坐标转换，得到特征点相对于所述直角局部坐标系的直角理论坐标值；

布设若干个观测墩，在所述观测墩测量各个所述特征点位于所述直角局部坐标系中的直角观测坐标值；

比较所述直角观测坐标值与所述直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内。

可选地，所述直角局部坐标系的建立包括：

以所述管道支架与赛道中间线的交点为坐标原点，选取所述管道支架在水平面的投影线作为一条坐标轴，选取竖直线作为另一条坐标轴，以垂直于上述两条坐标的方向选取第三条坐标轴。

可选地，还包括：在所述管道支架上安装制冷管道，重复测量和比较所述直角观测坐标值与所述直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内。

可选地，还包括：在所述制冷管道上安装找平管，重复测量和比较所述直角观测坐标值与所述直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内。

可选地，还包括：获取找平管的三维模型；在所述制冷管道上安装找平管，对所述找平管进行三维扫描，得到找平管三维模型，并与设计模型对比分析，并确定误差超出设计要求的区域位置。

可选地，所述获取管道支架三维模型，包括：根据管道支架的平面图和立面图进行三维建模。

可选地，所述在所述观测墩测量各个所述特征点的直角观测坐标值，包括：在所述观测墩布设精密全站仪，所述精密全站仪测量各个所述特征点的直角观测坐标值。

本发明提供了一种赛道框架系统监测方法，建立三维坐标系，获取管道支架三维模型，在管道支架三维模型中依次分析各个管道支架形状构造，在每个管道支架中选取若干个特征点，例如每个管道支架上选取3-7个特征点，得到特征点在三维坐标系中的三维坐标值；在每个管道支架处分别建立各自的直角局部坐标系，根据直角局部坐标系与三维坐标系的关系进行坐标转换，得到特征点相对于直角局部坐标系的直角理论坐标值；直角理论坐标值经过计算得到，是理论数值；布设观测墩，在观测墩处测量各个特征点在直角局部坐标系中的直角观测坐标值，测量各个特征点的直角观测坐标值；比较直角观测坐标值与直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内，判断管道支架的精度是否符合要求。本发明通过坐标转换，将特征点的三维坐标转换为直角局部坐标系中的直角理论坐标值，由于直角局部坐标系与特征点之间的距离较近，方便观测特征点与直角局部坐标系中坐标原点的相对位置关系，相对于直接测量特征点在三维坐标系的坐标值，监测更为快速便捷，保证了施工精度，提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的赛道框架系统监测方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种赛道框架系统监测方法，在架设框架系统时对管道支架等进行精度监测，度监测更为快速便捷，提高了施工效率。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的赛道框架系统监测方法进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明的赛道框架系统监测方法的流程图，包括以下步骤：

s1、建立三维坐标系，获取管道支架三维模型，在所述管道支架三维模型中依次分析各个管道支架形状构造，在每个管道支架上选取若干个特征点，得到各个特征点的三维坐标值；三维坐标系为赛道整体的坐标系，其坐标原点可选取在赛道中心线的起点，三维模型各个位置的坐标值在三维坐标系中已经确定，各个管道支架为相互独立的部分，每个管道支架单体上选取3-7个测量点作为特征点，每个管道支架均均需要选择特征点，通过管道支架三维模型在三维坐标系中的位置得到所选取的特征点的三维坐标值，特征点的三维坐标值为理论值，是设计时管道支架在三维坐标系中所处位置的坐标值。各个管道支架上的特征点的三维坐标值具有相同的坐标系，各个特征点的坐标值均为相对于同一坐标原点的距离。

s2、在每个管道支架处分别建立直角局部坐标系，根据直角局部坐标系与三维坐标系的关系进行坐标转换，得到特征点相对于直角局部坐标系的直角理论坐标值；直角理论坐标值根据三维坐标系与直角局部坐标系的关系转换得到，是理论计算的结果，每个特征点设计的理论空间位置确定，但每个特征点的坐标表达式因坐标系的选取不同而不同，每个特征点在三维坐标系与直角局部坐标系中具有不同的坐标值；特征点在直角局部坐标系中的坐标值称为直角理论坐标值，直角理论坐标值为理论计算结果，是设计时的理论位置。通过坐标系之间的相对关系计算得到各个特征点的直角理论坐标值，便于后续监测对比过程。

s3、布设若干个观测墩，在观测墩测量各个特征点位于直角局部坐标系中的直角观测坐标值；观测墩设置在管道支架的侧方，与管道支架具有一定的间距，观测墩的设定位置需综合考虑实际的地形以及与管道支架的距离，便于观测管道支架；观测墩为定位支撑结构，通常呈柱状，固定在地面上，顶端用于支撑监测设备，定位监测设备的位置。观测墩距离管道支架的位置较远，通过观测墩上布置的监测设备测量各个特征点在直角局部坐标系中的直角观测坐标值，也即测量各个特征点与直角局部坐标系的坐标原点之间各个坐标轴上的距离。直角观测坐标值为实际监测得到的测量值，为管道支架上各个特征点在直角局部坐标系中实际的空间位置数值。

s4、比较直角观测坐标值与直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内，若差值在误差范围之内，则该特征点满足设计要求，若超出误差范围，则该特征点不满足设计要求，对不满足设计要求的特征点进行相应的调节校正后再次以相同的方式测量，直到满足设计要求为止。

直角理论坐标和直角观测坐标均为直角局部坐标系中的坐标值，本发明通过坐标转换，将三维坐标系为直角坐标，包括相互垂直的xyz轴，坐标系统通常是整个城市的通用坐标系统，坐标轴指向固定方向，坐标系原点距离施工区域较远，故坐标值数值通常较大，由于坐标轴指向固定而管道支架水平方位持续变化，该坐标系不便于管道支架特征点的定位；本发明提供的赛道框架系统监测方法在每个管道支架处分别设置各自的直角局部坐标系，由同一个三维坐标系中的各个特征点坐标值得到每个管道支架上特征点在直角局部坐标系中的直角坐标值，直接比较直角局部坐标系标准下直角观测坐标值与直角理论坐标值，每个特征点与直角局部坐标系的坐标原点距离较近，不仅方便测量，而且误差较小，使管道支架的精度监测更为快速便捷，保证了施工精度，提高了施工效率。

在上述方案的基础上，本发明中直角局部坐标系的建立包括以下步骤：

以管道支架与赛道中间线的交点为坐标原点，选取管道支架在水平面的投影线作为一条坐标轴，选取竖直线作为另一条坐标轴，以垂直于上述两条坐标的方向选取第三条坐标轴。赛道中心线为一条曲线，与赛道的延伸状态一致，由于赛道是由各个管道支架共同支撑形成，赛道中心线与各个管道支架均具有一个交点，每个直角局部坐标系都以该交点为原点；管道支架在水平面的投影为一条直线，也即从俯视角度看，各个管道支架分别为一条直线，直角局部坐标系的坐标原点在该直线上，沿着此条直线的方向水平延伸形成第一条坐标轴；经过直角局部坐标系的坐标原点，以垂直于水平面的方向做一条直线，形成第二条坐标轴；第三条坐标系穿过直角局部坐标系的坐标原点，同时垂直于第一条坐标轴和第二条坐标轴。

直角局部坐标系的各个坐标轴分别为量程s、纵偏l、相对高度h，具体地，相对高度h为特征点距离直角局部坐标系坐标原点的竖直高度，也即位于上述第二条坐标轴；纵偏l为特征点偏离赛道中心线的距离，也即位于上述第一条坐标轴；上述第三条坐标轴沿赛道中心线位于坐标原点的切线方向，也即量程s为特征点沿赛道延伸方向距离坐标原点的距离。

本申请提供的直角坐标包括三个参量，分别为量程s、纵偏l、相对高度h，每个特征点分别得到与直角局部坐标系的坐标原点对应的三个参量；每个直角局部坐标系的坐标原点可对应测量多个特征点，以提高监测效率。观测墩的数量少于管道支架的数量，每个观测墩处架设监测设备可用于观测多个管道支架上的特征点。

上述测量过程应用于安装管道支架之后，各管道支架为相对独立的整体；更进一步，本发明的赛道框架系统监测方法还包括：在管道支架上安装制冷管道，重复测量和比较直角观测坐标值与直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内。

管道支架为支撑结构，在其上安装制冷管道，制冷管道的走向与赛道的延伸走向一致，赛道支架的上部弧形，多根制冷管道并排设置形成弧形面；将制冷管道全部安装完成后，对管道支架造成一定的压力，可能造成管道支架变形，因此在安装制冷管道之后，再次重复检测各个管道支架的直角观测坐标值与直角理论坐标值，以保证管道支架的安装精度。

本发明的赛道框架系统监测方法还包括：在制冷管道上安装找平管，重复测量和比较直角观测坐标值与直角理论坐标值的差值是否在误差范围之内。

找平管为弧形结构，与赛道的横截面形状一致，贴合固定在制冷管道之上，一方面对制冷管道起定位作用，从上方限位制冷管道，找平管与管道支架分别从上方和下方夹合制冷管道；另一方面，通过找平管对后续浇筑的混凝土进行定位，保证混凝土表面平整。找平管安装后再一次检测特征点的直角观测坐标值与直角理论坐标值的差值是否在误差范围，若超出误差范围进行修正并重复测量，直到误差满足设计要求为止。

除了重复测量之外，为了进一步保证赛道的精度，本发明还包括：获取找平管的三维模型；在制冷管道上安装找平管后，对找平管进行三维扫描，得到找平管三维模型，并与设计模型对比分析，并确定误差超出设计要求的区域位置。

在监测管道支架的位置后，为了保证后续浇筑混凝土的精度，还需要定位监测找平管的位置，以保证赛道表面的浇筑精度，因此在找平管安装后测量找平管的三维位置，与找平管的三维模型比较后确定误差超出设计要求的区域位置，进行修正后复测，直到满足设计要求后喷射浇筑混凝土。

上述过程所涉及的获取管道支架三维模型过程，具体包括：根据管道支架的平面图和立面图进行三维建模；平面图也即赛道在水平面的投影，立面图即赛道在竖直方向的投影，综合平面图和立面图得到管道支架三维模型。

在观测墩测量各个特征点的直角观测坐标值，包括：在观测墩布设精密全站仪，通过精密全站仪测量各个特征点的直角观测坐标值，精密全站仪作为监测设备，由观测墩支撑，精密全站仪为点测量设备，可精确地测量管道支架上各个特征点与坐标原点的相对位置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。