CN102147242B - 焊接球球心定位方法与装置 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

焊接球球心定位方法与装置
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装置。
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，y，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（x，y）；
4）通过公式计算出所述基准点纵坐标z’与所述焊接球球心纵坐标z的差值，用基准点纵坐标z’减去所述差值，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，所述圆筒开口端均匀覆于焊接球表面，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z’与所述焊接球球心纵坐标z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                                               
Figure 2011100045422100002DEST_PATH_IMAGE002
，从而计算出沿竖直方向上基准点纵坐标z’与焊接球球心纵坐标z的差值为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匀覆于焊接球表面，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，其开口端均匀覆于焊接球表面，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匀覆于焊接球表面，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。
附图说明
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； 
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，y，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（x，y）；
4）通过公式计算出所述基准点纵坐标z’与所述焊接球球心纵坐标z的差值，用基准点纵坐标z’减去所述差值，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（x，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开口端均匀覆于焊接球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O点；通过全站仪测出该基准点O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z’与所述焊接球球心纵坐标z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)2=r2，解得
Figure 683788DEST_PATH_IMAGE002
，从而计算出沿竖直方向上基准点O点的纵坐标z’与焊接球球心纵坐标z的差值为h-m+r，用基准点O点的纵坐标z’减去所述差值，从而得出焊接球球心纵坐标z，从而得出焊接球球心的三维坐标（x，y，z）；
本发明方法也可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：如图3所示，所述焊接球10表面设有一装置40，所述装置40包含一面板41，该面板41为中心对称形状，本具体实施例中，该面板41为矩形面板，所述面板41对称地在四个顶点上取四个端点，每个端点上垂直于面板41地设置四个高度相同的支撑脚42，所述支撑脚42与焊接球表面接触的一端均匀覆于焊接球10表面，作为本发明的一较佳实施方式，支撑脚42与焊接球10表面为点接触，所述面板41几何中心上水平固设一水泡水平仪30，沿焊接球10表面移动所述装置40，待水泡水平仪30显示水平状态时，所述面板41为基准平面，面板41的几何中心为基准点；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（x，y）；同理通过上述公式计算出沿竖直方向上基准点的纵坐标z’与焊接球球心纵坐标z的差值，从而得出焊接球球心的三维坐标（x，y，z）；
同样的，如图4所示，作为本发明的另一较佳实施方式，可在所述装置40的支撑脚42与焊接球10表面接触的一端加设相同的滑轮43，所述滑轮43均匀覆于所述焊接球10表面，并滑动于所述焊接球10表面上；同理可计算出焊接球球心的三维坐标（x，y，z）。
本发明同时提供一种焊接球球心定位装置，如图1及图2所示，其包含有一圆筒20与一水泡水平仪30；所述圆筒20设于焊接球10表面，其开口端均匀覆于焊接球10表面，所述水泡水平仪30水平固设于所述圆筒20封闭端21的几何中心上；
本发明焊接球球心定位装置的另一具体实施例，如图3所示，包含有一面板41、四个相同的支撑脚42与一水泡水平仪30；该面板41为对称形状，本具体实施例中，该面板41为矩形面板，所述面板41对称地在四个顶点上取四个端点，每个端点上垂直于面板41地设置四个相同的支撑脚42，所述支撑脚42均匀覆于焊接球10表面，且支撑脚42与焊接球10表面为点接触，所述水泡水平仪30水平固设于所述面板41的几何中心上；
本发明装置的再一具体实施例中，如图4所示，在所述装置40的支撑脚42与焊接球10表面接触的一端加设相同的滑轮43，所述滑轮43均匀覆于所述焊接球10表面，并滑动于所述焊接球10表面上。

Claims (5)

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，y，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’）;其中，所述焊接球表面设置一圆筒，所述圆筒开口端均匀覆于焊接球表面，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）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（x，y）； 
4）通过公式计算出所述基准点纵坐标z’与所述焊接球球心纵坐标z的差值，用基准点纵坐标z’减去所述差值，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，通过以下公式计算所述基准点纵坐标z’与所述焊接球球心纵坐标z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z’与焊接球球心纵坐标z的差值为h-m+r。 
3.一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，y，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’）;其中，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匀覆于焊接球表面，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；
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（x，y）； 
4）通过公式计算出所述基准点纵坐标z’与所述焊接球球心纵坐标z的差值，用基准点纵坐标z’减去所述差值，从而得出焊接球球心纵坐标z。 
4.根据权利要求3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。 
5.根据权利要求3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焊接球表面上。 
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