钢结构杆件栓接模拟拼装系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及大型复杂钢结构空间框架的模拟预拼装，旨在提供钢结构杆件栓接模拟拼装系统。该钢结构杆件栓接模拟拼装系统，包括定位螺栓孔资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统。本实用新型能够在钢结构制造现场不进行大量吊装操作条件下，实时无接触采集完成焊接制造工序后的钢结构杆件连接螺栓孔坐标数据，最大限度简化了制造工序，而且数据采集不受存储容量限制，可以自由地增加杆件拼装数量；另外，所布设测点为可重复使用的磁贴材料和一次性不干胶纸贴，测量成本低。
【专利说明】
钢结构杆件栓接模拟拼装系统
技术领域
[0001]本实用新型是关于大型复杂钢结构空间框架的模拟预拼装领域，特别涉及钢结构杆件栓接模拟拼装系统。
【背景技术】
[0002]通常情况下钢结构制造厂在构件运往现场前需要预拼装，从而及时发现不合格构件，及时整修，进而保证在现场尤其在高空作业的安全和有序施工，因此预拼装是大型钢结构制造的重要工序。预拼装需要运用与现场施工几乎相同的机械设备、足够大的场地、足够的人工和工时，成本很高，占到钢构件制造总成本的10?25%。即使有时不得不采用折中的平装方案来替代立体试拼装方案，效果不尽人意而难度和成本同样很大。对于大型复杂空间钢结构，则根本无法实现实体预拼装，造成现场组装的随机性。因此亟待开发一种钢结构杆件栓接模拟拼装系统。
[0003]钢结构杆件模拟拼装在有些工程中已有应用，主要通过全站仪或者激光测距对制造完成杆件进行测量，将测量数据输入计算机，再进行预拼装。但是迄今为止，采用在钢构件表面布置标识点、在螺栓孔布置球型适配器，通过相机拍摄、数据无线传输进入计算机的模拟拼装系统还未有报道。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无需对钢构件的实体进行挪运，不受通视条件限制，实现对复杂形状、大尺寸杆件群的空间框架模拟拼装系统。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是:
[0005]提供钢结构杆件栓接模拟拼装系统，包括定位螺栓孔资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统，其中，数据采集与传输子系统至少设有一个；
[0006]所述定位螺栓孔资料子系统包括软磁贴、不干胶纸贴、(永磁球型)适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据;软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于被测杆件实体表面的标识点，并附置比例尺;其中，软磁贴贴附的标识点为编码点(在软件库中存有相应特征形码识别数据，编号从O号到418号)，用于对所布置点位的空间坐标计算;不干胶纸贴贴附的标识点为非编码点(通过编码点的传递计算三维坐标，编号从1000号开始软件自动随机编排)，用于对所布置点位的坐标识别;所述适配器用于吸附于定位螺栓孔部位;所述十字尺在两个垂直方向上均匀分布贴附有编码点，用于对被测物的平面坐标进行标定;所述比例尺的两端贴附有编码点(其长度是被标定过、并已经输入软件)，用于在分析图像时建立尺寸标准；
[0007]所述数据采集与传输子系统包括相机、干电池、数据存储卡、数据发射卡、数据接收卡、数据采集用计算机、蓄电池;相机与干电池连接，干电池用于向相机供电，相机用于拍摄定位螺栓孔资料子系统的所有标识点图像数据，完成数据采集；
[0008]相机与数据存储卡通过接口a连接，数据存储卡用于存储相机采集的数据;数据存储卡能通过接口 a与数据采集用计算机相连，用于数据采集用计算机直接读取图像数据；
[0009]相机与数据发射卡通过接口b连接，数据接收卡通过接口 b与数据采集用计算机相连接，相机采集到的图像数据通过数据发射卡、数据接收卡传入数据采集用计算机；
[0010]数据采集用计算机与蓄电池连接，蓄电池用于向数据采集用计算机供电，数据采集用计算机用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件；
[0011]所述数据管理与分析子系统包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机;数据分析用计算机用于接收数据采集用计算机处理后的数据文件，汇总进行管理和分析;其中，前台计算机用于设置在测量现场(上面插有数据接收卡，用于快速收集拍照数据，随时对所采集数据进行有效性验证，快速查验一般性测量指标，形成定位螺栓孔中心测量数据的三维局部坐标)，后台计算机用于设置在非测量现场(通过网络或硬盘导入测量的三维局部坐标，用于转换定位螺栓孔局部坐标至整体坐标系，与预先建立的钢结构杆件拼装螺栓孔中心理论坐标模型进行对比，根据钢结构制造公差设定红线，根据钢结构拼装特征设定不同螺栓孔加权系数，经功能模块计算完成模拟拼装)。
[0012]作为进一步的改进，所述数据采集用计算机中内置有智能数据采集模块，智能数据采集模块能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标;可引用德国Gom公司的TRITOP系统软件实现，也可自己编写，本领域技术人员可根据本实用新型所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本实用新型重点，故不再赘述。
[0013]作为进一步的改进，所述数据分析用计算机中内置有数据管理和分析模块，能将所有测量杆件的定位螺栓孔局部坐标转换为待模拟拼装钢结构框架的整体坐标，按照预先输入的定位螺栓孔理论坐标和拼装编号，导入实际测量杆件坐标数据进行模拟拼装;可采用现有软件，也可自己编写，本领域技术人员可根据本实用新型所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本实用新型重点，故不再赘述。
[0014]作为进一步的改进，所述数据发射卡采用无线信号发射卡。
[0015]作为进一步的改进，所述数据采集与传输子系统中的干电池，采用1.5V干电池。
[0016]作为进一步的改进，所述数据采集与传输子系统中的蓄电池，采用12V蓄电池。
[0017]本实用新型的工作原理为:由相机拍摄取得钢构件表面编码点、非编码点、适配器、比例尺和十字尺上所有标识点的图像数据，数据传输给计算机，数据管理软件根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标，再将定位螺栓孔三维坐标输入后台计算机的分析软件。分析软件将所有测量杆件的定位螺栓孔局部坐标转换为待模拟拼装钢结构框架的整体坐标，按照预先输入的定位螺栓孔理论坐标和拼装编号，导入实际测量杆件坐标数据进行模拟拼装。其间，如发现数据异常可对问题杆件重新布点拍照和分析，不影响其他杆件正常数据的有效使用。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0019]本实用新型能够在钢结构制造现场不进行大量吊装操作条件下，实时无接触采集完成焊接制造工序后的钢结构杆件连接螺栓孔坐标数据，最大限度简化了制造工序，而且数据采集不受存储容量限制，可以自由地增加杆件拼装数量。另外，所布设测点为可重复使用的磁贴材料和一次性不干胶纸贴，测量成本低。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的组成示意图。
[0021 ]图中的附图标记为:I标识点；2相机;3数据存储卡;4数据发射卡;4，数据接收卡;5数据采集用计算机;6数据分析用计算机;7蓄电池;8干电池;9接口 a;10接口 b;I定位螺栓孔资料子系统；II数据采集与传输子系统；III数据管理与分析子系统。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述:
[0023]如图1所示的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，包括定位螺栓孔资料子系统1、数据采集与传输子系统I1、数据管理与分析子系统III。
[0024]定位螺栓孔资料子系统I包括可重复使用的软磁贴、一次性不干胶纸贴、永磁球型适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据。软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于被测杆件实体表面的标识点I，并附置比例尺;其中，软磁贴贴附的标识点I为编码点，即在软件库中存有相应特征形码识别数据，编号从O号到418号，用于对所布置点位的空间坐标计算，不干胶纸贴贴附的标识点I为非编码点，即通过编码点的传递计算三维坐标，编号从1000号开始软件自动随机编排，用于对所布置点位的坐标识别。所述适配器用于吸附于定位螺栓孔部位;所述十字尺在两个垂直方向均匀分布贴附有编码点，用于快速准确地对被测物的平面坐标进行标定;所述比例尺的两端贴附有编码点，其长度是被标定过、并已经输入软件，用于软件在分析图像时建立尺寸标准。
[0025]数据采集与传输子系统II包括相机2、干电池8、数据存储卡3、数据发射卡4、数据接收卡4’、数据采集用计算机5、蓄电池7;其中，数据发射卡4采用无线信号发射卡，干电池8米用1.5V干电池，蓄电池7米用12V蓄电池。
[0026]相机2与干电池8连接，干电池8用于向相机2供电，相机2用于拍摄定位螺栓孔资料子系统I的所有标识点图像数据，完成数据采集。相机2拍摄完成数据的采集，传递给数据采集用计算机5，其数据传输可采用无线传输和直接读卡两种方式:
[0027]相机2与数据存储卡3通过接口a9连接，数据存储卡3用于存储相机2采集的数据；数据存储卡3能通过接口 a9与数据采集用计算机5相连，用于数据采集用计算机5直接读取图像数据；
[0028]相机2与数据发射卡4通过接口blO连接，数据接收卡4’通过接口 blO与数据采集用计算机5相连接，相机2采集到的图像数据通过数据发射卡4、数据接收卡4 ’传入数据采集用计算机5。
[0029]数据采集用计算机5与蓄电池7连接，蓄电池7用于向数据采集用计算机5供电，数据采集用计算机5用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件。数据采集用计算机5中内置有一套智能数据采集软件，智能数据采集软件能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标。
[0030]数据管理与分析子系统III包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机
6。数据分析用计算机6用于接收数据采集用计算机5处理后的数据文件，汇总进行管理和分析;数据分析用计算机6中内置有数据管理和分析软件，分析软件将所有测量杆件的定位螺栓孔局部坐标转换为待模拟拼装钢结构框架的整体坐标，按照预先输入的定位螺栓孔理论坐标和拼装编号，导入实际测量杆件坐标数据进行模拟拼装。所述前台计算机用于现场快速收集拍照数据，随时对所采集数据进行有效性验证，快速查验一般性测量指标，形成定位螺栓孔中心测量数据的三维局部坐标;所述后台计算机用于将定位螺栓孔局部坐标转换至整体坐标系，与预先建立的钢结构杆件拼装螺栓孔中心理论坐标模型进行对比，根据钢结构制造公差设定红线，根据钢结构拼装特征设定不同螺栓孔加权系数，经软件计算完成模拟拼装。
[0031]在定位螺栓孔资料子系统I中，设置了m个标识点I。在数据采集与传输子系统II中，①包括相机2、数据存储卡3、数据发射卡4、干电池8、接口a 9、接口b 10集成在一起，且①设有η个;数据存储卡3、数据接收卡4’、数据采集用计算机5、蓄电池7、接口a 9、接口b 10集成在一起，组成②，且②设有k个。m、η、k表示数量。
[0032]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，包括定位螺栓孔资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统，其中，数据采集与传输子系统至少设有一个； 所述定位螺栓孔资料子系统包括软磁贴、不干胶纸贴、适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据;软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于被测杆件实体表面的标识点，并附置比例尺;其中，软磁贴贴附的标识点为编码点，用于对所布置点位的空间坐标计算;不干胶纸贴贴附的标识点为非编码点，用于对所布置点位的坐标识别;所述适配器用于吸附于定位螺栓孔部位;所述十字尺在两个垂直方向上均匀分布贴附有编码点，用于对被测物的平面坐标进行标定;所述比例尺的两端贴附有编码点，用于在分析图像时建立尺寸标准； 所述数据采集与传输子系统包括相机、干电池、数据存储卡、数据发射卡、数据接收卡、数据采集用计算机、蓄电池;相机与干电池连接，干电池用于向相机供电，相机用于拍摄定位螺栓孔资料子系统的所有标识点图像数据，完成数据采集； 相机与数据存储卡通过接口 a连接，数据存储卡用于存储相机采集的数据;数据存储卡能通过接口 a与数据采集用计算机相连，用于数据采集用计算机直接读取图像数据； 相机与数据发射卡通过接口 b连接，数据接收卡通过接口 b与数据采集用计算机相连接，相机采集到的图像数据通过数据发射卡、数据接收卡传入数据采集用计算机； 数据采集用计算机与蓄电池连接，蓄电池用于向数据采集用计算机供电，数据采集用计算机用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件； 所述数据管理与分析子系统包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机;数据分析用计算机用于接收数据采集用计算机处理后的数据文件，汇总进行管理和分析;其中，前台计算机用于设置在测量现场，后台计算机用于设置在非测量现场。2.根据权利要求1所述的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，所述数据采集用计算机中内置有智能数据采集模块，智能数据采集模块能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标。3.根据权利要求1所述的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，所述数据分析用计算机中内置有数据管理和分析模块，能将所有测量杆件的定位螺栓孔局部坐标转换为待模拟拼装钢结构框架的整体坐标，按照预先输入的定位螺栓孔理论坐标和拼装编号，导入实际测量杆件坐标数据进行模拟拼装。4.根据权利要求1所述的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，所述数据发射卡采用无线信号发射卡。5.根据权利要求1所述的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，所述数据采集与传输子系统中的干电池，采用1.5V干电池。6.根据权利要求1所述的钢结构杆件栓接模拟拼装系统，其特征在于，所述数据采集与传输子系统中的蓄电池，采用12V蓄电池。
【文档编号】G06F17/50GK205427852SQ201520986988
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月2日
【发明人】张玉玲, 姚谏, 李砚秋, 李杨, 曹东威, 楼旦丰, 宋红飞, 那宪伟, 许友武, 竹昱宾
【申请人】浙江树人大学