专利名称：焊接球球心定位方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种用来定位作为网架结构焊接节点的焊接球球心的方法及其所用的
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背景技术：
目前，大型网架钢结构一般是采用节点焊接球与各杆件焊接而成，具有重量轻、刚 度大、抗震性能好等优点，可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、飞机库等建筑的屋盖。而 以焊接球作为网架结构的节点，是目前最常应用的节点形式之一，具有构造简单，传力明 确，连接方便等优点。焊接球网架的组装、安装过程中，支撑体系需要对焊接球进行定位，现有的做法是 通过手动葫芦对超大焊接球进行初步就位，用直尺等工具依靠肉眼对焊接球的球心进行估 计，但是这种做法无法准确知道焊接球的球心位置是否准确，无法满足工程精确度的要求。现有球心定位方法及使用的工具都较为简单，精确度较低，施工速度极慢，甚至导 致位置不准而影响其他杆件的对接成功率，大大的影响施工速度。因此，现有的焊接球网架 的焊接球定位方法具有一定的缺陷(1)仅依靠人工和肉眼对焊接球的球心进行估计；(2) 定位时间较长，需要反复多次对焊接球进行调整，从而影响工期。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种精确快速的定位焊接球球心的方法及装置。为达到上述目的，本发明提供一种焊接球球心定位方法，其包含有以下步骤
1)将所述焊接球球心的三维坐标设定为(X，1，Z)；
2)将所述焊接球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点，所 述基准点的坐标为(x，y，z’)；
3)通过全站仪测出该基准点的三维坐标(X，y,z’)，从而得出焊接球球心的平面坐标 (χ，y)；
4)通过公式计算出所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差值，用基准点 纵坐标Z’减去所述差值，从而得出焊接球球心纵坐标Z ；
通过以下方法将所述焊接球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的 基准点所述焊接球表面设置一圆筒，所述圆筒开口端均勻覆于焊接球表面，所述圆筒封闭 端的几何中心上水平固设一水泡水平仪，沿焊接球表面移动所述圆筒，待水泡水平仪显示 水平状态时，所述圆筒封闭端为基准平面，圆筒封闭端的几何中心为基准点；
通过以下公式计算所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差 值已知焊接球半径r，圆筒高度h，圆筒直径d，圆筒半径小于焊接球半径，圆筒开 口端与焊接球表面接触的最远的两点A与B，弦AB距离等于圆筒直径d，弦AB中 点至焊接球圆边的最大距离弦高为m，根据勾股定理，(r-m)2+(d/2)2=r2，解得m = r-JrL《，从而计算出沿竖直方向上基准点纵坐标ζ’与焊接球球心纵坐标ζ的差值 V 4
为 h-m+r ；
通过以下方法将所述焊接球球心的平面坐标(x，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的 基准点所述焊接球表面设有一定位装置，所述定位装置包含一面板，该面板为中心对称形 状，所述面板底面上设置有复数个相同长度的支撑脚，且所述支撑脚依所述面板中心对称 设置，所述支撑脚与焊接球表面接触的一端均勻覆于焊接球表面，所述面板几何中心上水 平固设一水泡水平仪，沿焊接球表面移动所述装置，待水泡水平仪显示水平状态时，所述面 板为基准平面，面板的几何中心为基准点。所述支撑脚与焊接球表面接触的一端与焊接球表面可以为点接触；同样的，所述 支撑脚与焊接球表面接触的一端也可以设置滑轮，通过所述滑轮滚动设置于所述焊接球表 面上。一种焊接球球心定位装置，其包含有一圆筒与一水泡水平仪；所述圆筒包括一开 口端与一封闭端，设于焊接球表面，其开口端均勻覆于焊接球表面，所述水泡水平仪水平固 设于所述圆筒封闭端的几何中心上；
一种焊接球球心定位装置，包含有一面板、四个长度相同的支撑脚与一水泡水平仪；该 面板为中心对称形状，所述支撑脚依所述面板中心对称设置，所述支撑脚与焊接球表面接 触的一端均勻覆于焊接球表面，所述水泡水平仪水平固设于所述面板的几何中心上。所述支撑脚与焊接球表面接触的一端与焊接球表面为点接触。所述支撑脚与焊接球表面接触的一端设置滑轮。本发明的一种焊接球球心定位方法与装置，通过全站仪，定位装置与水泡水平仪 的配合，精确快速地定位焊接球球心的三维位置；所述装置结构简单，成本低，施工过程中 容易操作，而所述方法步骤简单，定位时间短，加快了工程施工进度。
图1为本发明焊接球球心定位装置的立体示意图； 图2为本发明焊接球球心定位装置的侧视图3为本发明焊接球球心定位装置的另一实施例的立体示意图；以及 图4为本发明焊接球球心定位装置的再一实施例的立体示意图。
具体实施例方式本发明所提供的一种焊接球球心定位方法，其包含有以下步骤
1)将所述焊接球球心的三维坐标设定为(X，1，Z)；
2)将所述焊接球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点，所 述基准点的坐标为(x，y，z’)；
3)通过全站仪测出该基准点的三维坐标(X，y,z’)，从而得出焊接球球心的平面坐标 (χ，y)；
4)通过公式计算出所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差值，用基准点 纵坐标Z’减去所述差值，从而得出焊接球球心纵坐标Z ；其中，通过以下方法将所述焊接球球心的平面坐标(χ，y)沿竖直方向投射至一基准平 面上的基准点如图1及图2所示，所述焊接球10表面设有一圆筒20，所述圆筒20开口端 均勻覆于焊接球10表面，所述圆筒20封闭端21几何中心上水平固设一水泡水平仪30，沿 焊接球10表面移动所述圆筒20，待水泡水平仪30的水泡显示水平状态时，所述圆筒20封 闭端21为基准平面，圆筒20封闭端21的几何中心为基准点0点；通过全站仪测出该基准 点0点的三维坐标(X，y, z’)，从而得出焊接球球心的平面坐标(X，y)；
再通过以下公式计算所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差值如图 2所示，已知焊接球10的半径r，圆筒20的高度h，圆筒20的直径d，圆筒半径小于焊接球 半径，圆筒20开口端与焊接球10表面接触的最远的两点A与B，弦AB距离等于圆筒直径 d，弦AB中点至焊接球圆边的最大距离弦高为m，根据勾股定理，(r=m)2+((d/2)=r2^解得
权利要求
1.一种焊接球球心定位方法，其特征在于，包含有以下步骤1)将所述焊接球球心的三维坐标设定为(X，1，Z)；2)将所述焊接球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点，所 述基准点的坐标为(x，y，z’)；3)通过全站仪测出该基准点的三维坐标(X，y,z’)，从而得出焊接球球心的平面坐标 (χ，y)；4)通过公式计算出所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差值，用基准点 纵坐标Z’减去所述差值，从而得出焊接球球心纵坐标Z。
2.如权利要求1所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，通过以下方法将所述焊接 球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点所述焊接球表面设置 一圆筒，所述圆筒开口端均勻覆于焊接球表面，所述圆筒封闭端的几何中心上水平固设一 水泡水平仪，沿焊接球表面移动所述圆筒，待水泡水平仪显示水平状态时，所述圆筒封闭端 为基准平面，圆筒封闭端的几何中心为基准点。
3.如权利要求2所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，通过以下公 式计算所述基准点纵坐标ζ’与所述焊接球球心纵坐标ζ的差值已知焊接 球半径r，圆筒高度h，圆筒直径d，圆筒半径小于焊接球半径，圆筒开口端与 焊接球表面接触的最远的两点A与B，弦AB距离等于圆筒直径d，弦AB中点 至焊接球圆边的最大距离弦高为m，根据勾股定理，(r-m)2+(d/2)2=r2，解得，从而计算出沿竖直方向上基准点纵坐标ζ’与焊接球球心纵坐标ζ的差值V 4为 h-m+r。
4.如权利要求1所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，通过以下方法将所述焊接 球球心的平面坐标(X，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点所述焊接球表面设有 一定位装置，所述定位装置包含一面板，该面板为中心对称形状，所述面板底面上设置有复 数个相同长度的支撑脚，且所述支撑脚依所述面板中心对称设置，所述支撑脚与焊接球表 面接触的一端均勻覆于焊接球表面，所述面板几何中心上水平固设一水泡水平仪，沿焊接 球表面移动所述装置，待水泡水平仪显示水平状态时，所述面板为基准平面，面板的几何中 心为基准点。
5.根据权利要求4所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，所述支撑脚与焊接球表 面接触的一端与焊接球表面为点接触。
6.根据权利要求4所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，所述支撑脚与焊接球表 面接触的一端设置滑轮，通过所述滑轮滚动设置于所述辉接球表面上。
7.一种焊接球球心定位装置，其特征在于包含有一圆筒与一水泡水平仪；所述圆筒包 括一开口端与一封闭端，设于焊接球表面，其开口端均勻覆于焊接球表面，所述水泡水平仪 水平固设于所述圆筒封闭端的几何中心上。
8.一种焊接球球心定位装置，其特征在于包含有一面板、四个长度相同的支撑脚与一 水泡水平仪；该面板为中心对称形状，所述支撑脚依所述面板中心对称设置，所述支撑脚与 焊接球表面接触的一端均勻覆于焊接球表面，所述水泡水平仪水平固设于所述面板的几何中心上。
9.根据权利要求8所述的焊接球球心定位方法，其特征在于，所述支撑脚与焊接球表 面接触的一端与焊接球表面为点接触。
10.根据权利要求8所述的焊接球球心定位装置，其特征在于，所述支撑脚与焊接球表 面接触的一端设置滑轮。
全文摘要
本发明涉及一种焊接球球心定位方法与装置，所述方法包含以下步骤1)设定焊接球球心三维坐标为(x，y，z)；2)将焊接球球心平面坐标(x，y)沿竖直方向投射至一基准平面上的基准点；3)通过全站仪测出该基准点的三维坐标(x，y,z’)，得出焊接球球心的平面坐标(x，y)；4)通过公式计算出基准点纵坐标z’与焊接球球心纵坐标z的差值，用基准点纵坐标z’减去所述差值，得出焊接球球心纵坐标z；所述装置包含有一圆筒与一水泡水平仪，圆筒设于焊接球表面，其开口端均匀覆于焊接球表面，水泡水平仪水平固设于圆筒封闭端的几何中心上；本发明通过全站仪，定位装置与水泡水平仪的配合，精确快速地定位焊接球球心的三维位置。
文档编号G01B21/00GK102147242SQ20111000454
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者刘桂新, 刘进贵, 周光毅, 王桂玲, 王玉岭, 苗冬梅, 陈海洲, 马荣全 申请人:中国建筑第八工程局有限公司