CN105405169A - 管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法 - Google Patents

管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，包括：在三维制图平台中，将待拼构件模型从管桁架的整体模型中拆分出来，并建立拼装空间坐标系，提取待拼构件模型的各构件节点的空间坐标进行现场桁架拼装单元的拼装，然后在现场所拼装的桁架拼装单元中设置桁架安装基准点并提取，再将所提取的安装基准转换到桁架安装坐标系中。通过本发明能够快速准确的将待拼构件模型中的各构件的节点在拼装坐标系中的坐标转换到安装坐标系中。

Description

管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，更为具体地，涉及一种管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法。
背景技术
管桁架是指用圆杆件(亦可称构件)在端部相互连接而组成的格子式结构。近年来，随着钢铁产量的不断增长，管桁架被越来越广泛的使用于建筑行业中。
在管桁架的施工过程中，空间管桁架工程施工的空间位置和姿态采用桁架节点坐标进行控制。其施工过程是：先在施工现场平铺拼装成若干管桁架，然后进行各安装单元的吊装和空中对接工作，管桁架的拼装和安装均采用节点坐标进行控制。
由于管桁架在拼装和安装的过程中属于两个不同的坐标***，为了保证管桁架在不同坐标系中外形尺寸和各节点的相对位置不变，必须将管桁架各节点在安装坐标系中的坐标转换到拼装坐标系中。
传统技术中，管桁架拼装坐标系的建立是根据构件平、立面图手工计算和测量完成管桁架各点的坐标转换，拼装完毕后基准点的布设是直接根据理论上的管桁架节点坐标布置在管子表面的。此种采用手工计算和测量的方法不仅工作量大，且转换的坐标精度偏差较大，同时无法避免的形成拼装过程中管子相交节点的位置偏差与基准点选取过程中的偏差累积，选取的基准点的精度很难满足管桁架安装的测量控制要求。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，以解决目前手工计算存在的管桁架拼装过程中，选取的基准点的精度不高的问题。
本发明提供的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，包括：
在三维制图平台中，基于管桁架的整体模型和拆分视图，对待拼构件模型进行拆分；
基于三维制图平台，将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上并建立拼装空间坐标系；
根据所建立的拼装空间坐标系，获取待拼构件模型各构件节点的空间坐标，并在拼装现场布置拼装坐标***进行管桁架拼装单元的拼装；
在所拼装的管桁架拼装单元的各构件表面选取安装基准点，并提取安装基准点在拼装坐标***中的坐标；
将所提取的安装基准点的坐标输入到拼装空间坐标系的待拼构件模型中，并在三维制图平台中，将输入安装基准点的待拼构件模型转换到安装坐标系中；
获取安装基准点在安装坐标系中的坐标。
利用上述根据本发明的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，根据管桁架中各构件的点的相对空间位置不变的原理，利用管桁架的三维空间模型，在三维制图平台中，通过旋转、平移等过程将待拼构件模型从管桁架的整体模型中拆分出来，利用拆分出来的待拼构件模型建立拼装空间坐标系，提取待拼构件模型的各构件节点的空间坐标进行现场桁架拼装单元的拼装，然后在现场所拼装的桁架拼装单元中设置桁架安装基准点并提取，再将所提取的安装基准转换到桁架安装坐标系中。利用本发明能够快速准确的将待拼构件模型中的各构件的节点在拼装坐标系中的坐标转换到安装坐标系中。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法流程示意图；
图2为根据本发明实施例的管桁架整体模型结构示意图；
图3为根据本发明实施例的从管桁架整体模型结构中提出来的待拼构件模型结构示意图；
图4为根据本发明实施例的将待拼构件模型旋转后的结构示意图；
图5为根据本发明实施例的将旋转后的待拼构件模型的侧视结构示意图；
图6为根据本发明实施例的将旋转后的待拼构件模型的侧视结构旋转90度后的结构示意图；
图7为根据本发明实施例的将待拼构件模型转换成轴测结构的示意图；
图8为根据本发明实施例的在管桁架拼装单元的各构件上选取的安装基准点的结构示意图；
图9为根据本发明实施例的输入安装基准点的坐标的待拼构件模型的线维空间轴测结构示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
图中：待拼构件模型1、安装基准点2。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
针对前述现有的坐标转换精度不高的问题，本发明基于管桁架的三维空间模型，通过三维制图平台和在现场布设、提取安装基准点进行管桁架在不同坐标系中的坐标转换，从而能够快速准确的将待拼构件模型中的各构件的节点在拼装坐标系中的坐标转换到安装坐标系中。
需要说明的是，由于管桁架(亦可称桁架)是由若干拼装单元组装而成，而一个拼装单元则是由若干构件拼装而成，因此，本发明中的待拼构件模型即是指某个管桁架拼装单元的模型；管桁架在不同坐标系中的坐标转换是指构成管桁架拼装单元的各构件的节点在不同坐标系(在本发明中指拼装坐标系和安装坐标系)中的转换。
为了说明本发明提供的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，图1示出了根据本发明实施例的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法流程。
如图1所示，本发明提供的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法包括：
S110：在三维制图平台中，基于管桁架的整体模型和拆分视图，对待拼构件模型进行拆分。
即，在三维制图平台下，将待拼构件模型从管桁架的整体模型中拆分出来，拆分的关键在于管桁架的整体模型的某一个视图(例如俯视图、仰视图、侧视图等)能够充分显示某个待拼构件模型的全部构件。若管桁架的整体模型的某一个视图能够充分显示某一个待拼构件模型中的全部构件，即可将该视图作为构件拆分的工作视图(即拆分视图)。也就是说，可以将显示待拼构件模型的全部构件的视图作为拆分视图，然后在该拆分视图中运用命令将该待拼构件模型从整体模型中拆分出来。
需要说明的是，本发明中的三维制图平台可以是Pro/E、UG、3Dmax或者AutoCAD等。
S120：基于三维制图平台，将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上并建立拼装空间坐标系。
其中，由于待拼构件模型在空间布置的各个视图可能都无法平铺在某一个平面上，因此，需要通过旋转和/或平移等命令将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y所在平面上，并建立拼装空间坐标系。
S130：根据所建立的拼装空间坐标系，获取待拼构件模型各构件节点的空间坐标，并在拼装现场布置拼装坐标***进行管桁架拼装单元的拼装。
S140：在所拼装的管桁架拼装单元的各构件表面选取安装基准点，并提取安装基准点在拼装坐标***中的坐标。
其中，在管桁架拼装单元拼装完毕后，在管桁架拼装单元各构件的表面选取若干合适的位置贴反射片作为安装用基准点，然后采用全站仪提取这些安装用基准点在拼装空间坐标系中的坐标。
S150：将所提取的安装基准点的坐标输入到拼装空间坐标系的待拼构件模型中，并在三维制图平台中，将输入安装基准点的待拼构件模型转换到安装坐标系中。
即，在三维制图平台中，将所提取的坐标输入到上述待拼构件模型中，然后按照建立拼装空间坐标系的逆过程，将输入安装基准点的待拼构件模型转换到安装坐标系中。
S160：获取安装基准点在安装坐标系中的坐标。
其中，根据获取的安装基准点在安装坐标系中的坐标，指导控制现场的管桁架安装。即，根据所获取的安装基准点在安装坐标系中的坐标确定所拼装的管桁架拼装单元的各构件在安装现场的安装位置。
为了更为详细的说明本发明，下述结合图2至图9，以具体的示例对本发明提供的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法进行说明。
如图2至图9所示，本发明提供的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法包括如下步骤：
1、将在AutoCAD中将设计院提供的待安装的管桁架的三维模型(线模或实体模型均可)空间视图设置为俯视；
2、将需要拼装的管桁架拼装图纸(以下称待拼构件模型，即图3中所标示的1)按照原坐标系提取出来，并获取待拼构件模型纵向轴线与X轴的夹角；即，图3所示的1为从图2中圈出的部分提取出来的，其中，在图3所示中，所提取的待拼构件模型纵向轴线与X轴的夹角为13°。
3、如图4所示，将待拼构件模型在图纸中按照获取的夹角旋转至X轴线上，使待拼构件模型轴线与X轴重合；
4、如图5至图7所示，将待拼构件模型切换成侧视图，然后旋转90度，将待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上，切换成轴测图。以O为圆心建立坐标系作为拼装空间坐标系，在AutoCAD中获取各构件节点在拼装空间坐标系中的空间坐标；利用获取的空间坐标来指导现场管桁架拼装单元的拼装；
5、如图8所示，在管桁架拼装单元拼装完毕后，现场在管桁架拼装单元的各构件上选取若干适合的位置贴上反射片作为管桁架安装的测量控制点(即安装基准点，图8中2所示)，用全站仪提取这些点在拼装空间坐标系中的坐标，然后在AutoCAD中，将提取的坐标输入到构件模型的平面图中；
6、如图9所示，将输入安装基准点坐标的构件模型在AutoCAD中按照上述步骤3、4旋转的角度顺序逆向旋转至原位置后切换成三维空间轴测图，在XYZ形成的空间内捕捉图中的各个安装基准点并记录下其坐标作为管桁架安装的测量控制点。
需要说明的是，本发明除了上述步骤5需要在现场提取控制点外，其余坐标转换步骤均在三维制图平台中进行，从而使得坐标转换既简单实用、精确度又高，具有很高的推广价值。
通过上述可知，本发明具有以下优点：
1、基于三维制图平台，利用管桁架的空间模型进行构件各点在不同坐标系中的转换，同时在转换过程中布置和提取安装基准点在不同坐标系中的坐标，真实的模拟待拼构件在不同坐标系中各点的坐标变换；
2、所布置的测量基准点是通过现场实测提取，并随待拼构件模型逆向转换到安装坐标***中量取获得，从而能够消除传统手工测量选取过程中的各种误差。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (8)

1.一种管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，包括：
在三维制图平台中，基于管桁架的整体模型和拆分视图，对待拼构件模型进行拆分；
基于所述三维制图平台，将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上并建立拼装空间坐标系；
根据所建立的拼装空间坐标系，获取所述待拼构件模型各构件节点的空间坐标，并在拼装现场布置拼装坐标***进行管桁架拼装单元的拼装；
在所拼装的管桁架拼装单元的各构件表面选取安装基准点，并提取所述安装基准点在所述拼装坐标***中的坐标；
将所提取的安装基准点的坐标输入到所述拼装空间坐标系的待拼构件模型中，并在所述三维制图平台中，将输入安装基准点的待拼构件模型转换到安装坐标系中；
获取所述安装基准点在所述安装坐标系中的坐标。
2.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，将显示所述待拼构件模型的全部构件的视图作为拆分视图。
3.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，在将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上并建立拼装空间坐标系的过程中，
通过旋转和/或平移将所拆分的待拼构件模型平铺在x，y轴所在平面上并建立拼装空间坐标系；
在所建立的拼装空间坐标系中获取所述待拼构件模型各构件节点的空间坐标。
4.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，在所拼装的管桁架拼装单元的各构件表面选取安装基准点的过程中，
在所拼装的管桁架拼装单元的各构件表面设置反射片，并将所设置的反射片作为安装基准点。
5.如权利要求4所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，采用全站仪提取所述安装基准点在所述拼装坐标***中的坐标。
6.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，按照建立所述拼装空间坐标系的逆过程，将输入安装基准点的待拼构件模型转换到安装坐标系中。
7.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，
根据所获取的所述安装基准点在所述安装坐标系中的坐标确定管桁架拼装单元的各构件在安装现场的安装位置。
8.如权利要求1所述的管桁架在不同坐标系中的坐标转换方法，其中，所述三维制图平台为Pro/E、UG、3Dmax或者AutoCAD。
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