CN112082522A - 一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，涉及沉管隧道钢壳参数测量技术领域。该测量方法包括以下步骤：在待测沉管隧道钢壳上设置测量点，包括设置第一长度测量点、第二长度测量点、第一宽度测量点、第二宽度测量点、第一高度测量点和第二高度测量点；建立三维坐标系，三维坐标系的第一轴、第二轴和第三轴分别平行于待测沉管隧道钢壳的长度方向、宽度方向和高度方向；通过三维坐标测量装置测量并获取测量点的三维坐标；根据测量点的三维坐标求得待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸。通过上述测量方法能够一次性测得待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸，有效提高沉管隧道钢壳外形尺寸测量的准确性。

Description

一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法

技术领域

本发明涉及沉管隧道钢壳参数测量技术领域，尤其涉及一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法。

背景技术

目前，在沉管隧道钢壳制造完成后，多通过卷尺等工具对沉管隧道钢壳的外形尺寸进行直接测量，以获得沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸。

然而，由于沉管隧道钢壳为大型钢结构，其外形尺寸(包括长度、宽度和高度尺寸)为超大几何尺寸，所以当通过卷尺等工具进行测量时，测量误差很大。具体地，以通过卷尺测量长度为例，由于卷尺一次可测量的最大尺寸远小于沉管隧道钢壳的长度，所以需沿长度方向将沉管隧道钢壳分为多段，通过卷尺依次测得每段的长度，以求和获得沉管隧道钢壳的总长，累积误差非常大。

基于此，亟需一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，用以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，能够有效提高沉管隧道钢壳外形尺寸测量的准确性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，包括以下步骤：

S1、在待测沉管隧道钢壳上设置测量点，包括在所述待测沉管隧道钢壳的长度方向的两个端面分别设置第一长度测量点和第二长度测量点，在所述待测沉管隧道钢壳的宽度方向的两个端面分别设置第一宽度测量点和第二宽度测量点，以及在所述待测沉管隧道钢壳的高度方向的两个端面分别设置第一高度测量点和第二高度测量点；

S2、建立三维坐标系，所述三维坐标系的第一轴、第二轴和第三轴分别平行于所述待测沉管隧道钢壳的长度方向、宽度方向和高度方向；

S3、通过三维坐标测量装置测量并获取所述测量点的三维坐标；

S4、根据所述测量点的三维坐标求得所述待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸。

可选地，在所述步骤S4之后，还包括：

S5、对求得的所述待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸进行温度修正，获得实际工作工况下所述待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸。

可选地，所述步骤S4包括：

对所述第一长度测量点和所述第二长度测量点在所述第一轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳的长度尺寸；

对所述第一宽度测量点和所述第二宽度测量点在所述第二轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳的宽度尺寸；

对所述第一高度测量点和所述第二高度测量点在所述第三轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳的高度尺寸。

可选地，在所述步骤S1中，所述第一长度测量点、所述第二长度测量点、所述第一宽度测量点、所述第二宽度测量点、所述第一高度测量点和所述第二高度测量点均设置有多个，多个所述第一长度测量点和多个所述第二长度测量点一一对应形成多对长度测量点，多个所述第一宽度测量点和多个所述第二宽度测量点一一对应形成多对宽度测量点，多个所述第一高度测量点和多个所述第二高度测量点一一对应形成多对高度测量点。

可选地，所述步骤S4包括：

根据多对所述长度测量点的三维坐标求得多个长度数据，对多个所述长度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳的长度尺寸；

根据多对所述宽度测量点的三维坐标求得多个宽度数据，对多个所述宽度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳的宽度尺寸；

根据多对所述高度测量点的三维坐标求得多个高度数据，对多个所述高度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳的高度尺寸。

可选地，所述第一长度测量点和所述第二长度测量点均按第一预设数量设置，所述第一预设数量不小于10。

可选地，所述第一宽度测量点和所述第二宽度测量点均按第二预设数量设置，所述第二预设数量不小于100。

可选地，所述第一高度测量点和所述第二高度测量点均按第三预设数量设置，所述第三预设数量不小于40。

可选地，所述三维坐标测量装置包括全站仪和反射片，所述反射片贴设于所述测量点，以供所述全站仪测量并获取所述测量点的三维坐标。

可选地，在所述步骤S3中，通过所述全站仪的盘左和盘右对所述测量点进行多次测量以获取所述测量点的三维坐标。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，在获取测量点的三维坐标后，可对第一长度测量点和第二长度测量点在第一轴上的坐标值作差，求得待测沉管隧道钢壳的长度尺寸；可对第一宽度测量点和第二宽度测量点在第二轴上的坐标值作差，求得待测沉管隧道钢壳的宽度尺寸；对第一高度测量点和第二高度测量点在第三轴上的坐标值作差，求得待测沉管隧道钢壳的高度尺寸。可见，通过上述测量方法能够一次性测得待测沉管隧道钢壳的长度、宽度及高度尺寸，无需多次测量求和，有效减小了测量误差，提高了沉管隧道钢壳外形尺寸测量的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳上测量点的布置示意图一；

图3是本发明实施例提供的沉管隧道钢壳上测量点的布置示意图二。

图中：

100、待测沉管隧道钢壳；

1、第一长度测量点；2、第二长度测量点；3、第一宽度测量点；4、第二宽度测量点；5、第一高度测量点；6、第二高度测量点。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，如图1所示，该方法主要包括以下步骤：

S1、在待测沉管隧道钢壳100上设置测量点，包括在待测沉管隧道钢壳100的长度方向的两个端面分别设置第一长度测量点1和第二长度测量点2，在待测沉管隧道钢壳100的宽度方向的两个端面分别设置第一宽度测量点3和第二宽度测量点4，以及在待测沉管隧道钢壳100的高度方向的两个端面分别设置第一高度测量点5和第二高度测量点6；

S2、建立三维坐标系，三维坐标系的第一轴、第二轴和第三轴分别平行于待测沉管隧道钢壳100的长度方向、宽度方向和高度方向；

S3、通过三维坐标测量装置测量并获取测量点的三维坐标；

S4、根据测量点的三维坐标求得待测沉管隧道钢壳100的长度、宽度及高度尺寸。

按以上方法，可以一次性测得待测沉管隧道钢壳100的长度、宽度及高度尺寸，无需多次测量求和，能够避免出现测量误差累积，有效减小了测量误差，提高了沉管隧道钢壳外形尺寸测量的准确性。

具体地，在步骤S4中，根据测量点的三维坐标求取待测沉管隧道钢壳100外形尺寸的方法如下：对第一长度测量点1和第二长度测量点2在第一轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为待测沉管隧道钢壳100的长度尺寸。同理，对第一宽度测量点3和第二宽度测量点4在第二轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为待测沉管隧道钢壳100的宽度尺寸；对第一高度测量点5和第二高度测量点6在第三轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为待测沉管隧道钢壳100的高度尺寸。

本实施例中，图2为第一视角的待测沉管隧道钢壳100上测量点的布置示意图，图3为第二视角的待测沉管隧道钢壳100上测量点的布置示意图。第一视角和第二视角基本前后相对。

如图2和图3所示，对于三维坐标系而言，x轴为第一轴，y轴为第二轴，z轴为第三轴。此时，对第一长度测量点1的x坐标和第二长度测量点2的x坐标作差并取绝对值，即可求得待测沉管隧道钢壳100的长度尺寸。同理，可求得待测沉管隧道钢壳100的宽度和高度尺寸，在此不再赘述。

可选地，结合图2和图3所示，第一长度测量点1、第二长度测量点2、第一宽度测量点3、第二宽度测量点4、第一高度测量点5和第二高度测量点6均设置有多个。其中，多个第一长度测量点1和多个第二长度测量点2一一对应形成多对长度测量点，多个第一宽度测量点3和多个第二宽度测量点4一一对应形成多对宽度测量点，多个第一高度测量点5和多个第二高度测量点6一一对应形成多对高度测量点。按此设置，能够避免测量点单一，获得多个长度、宽度和高度数据，进一步提高测量的准确性。

本实施例中，在设置多对测量点后，通过以下方法求得待测沉管隧道钢壳100的长度、宽度和高度尺寸：根据每对长度测量点中第一长度测量点1和第二长度测量点2的三维坐标求得一个长度数据，进而求得与多对长度测量点相对应的多个长度数据，对多个长度数据求平均值得到待测沉管隧道钢壳100的长度尺寸；同理，可求得与多对宽度测量点相对应的多个宽度数据，对多个宽度数据求平均值得到待测沉管隧道钢壳100的宽度尺寸；也可求得与多对高度测量点相对应的多个高度数据，对多个高度数据求平均值得到待测沉管隧道钢壳100的高度尺寸。

进一步地，为保证测量准确性，本实施例中对测量点的数量进行了一定设置，以获得足够多的长度、宽度或高度数据。

可选地，第一长度测量点1和第二长度测量点2均按第一预设数量设置，第一预设数量不小于10。第一宽度测量点3和第二宽度测量点4均按第二预设数量设置，第二预设数量不小于100。第一高度测量点5和第二测量点均按第三预设数量设置，第三预设数量不小于40。

具体地，结合图2所示，本实施例中各测量点的布置如下：

(1)沿自身长度方向，在待测沉管隧道钢壳100一端的端面上设置有10个第一长度测量点1，这些测量点平均分为两列，每列包括由上到下均匀间隔设置的5个第一长度测量点1。其中一列的测量点可记为A、B、C、D、E，另一列的测量点可记为A1、B1、C1、D1、E1。在待测沉管隧道钢壳100另一端的端面上相应设置有10个第二长度测量点2，包括与A、B、C、D、E、A1、B1、C1、D1和E1一一对应的F、G、H、I、J、F1、G1、H1、I1和J1。

(2)沿自身宽度方向，在待测沉管隧道钢壳100一端的端面上设置有100个第一宽度测量点3，这些测量点平均分为20列，每列包括由上到下均匀间隔设置的5个第一宽度测量点3。本实施例中，相邻两列第一宽度测量点3的间距与待测沉管隧道钢壳100中横隔板的间距一致。在待测沉管隧道钢壳100另一端的端面上相应设置有100个第二长度测量点2。

(3)本实施例中，每列第一宽度测量点3的顶部和底部分别位于待测沉管隧道钢壳100上表面的边线处和待测沉管隧道钢壳100下表面的边线处。此时，这两边线处的第一宽度测量点3分别作为第一高度测量点5和第二高度测量点6，从而可有效减少布点工作量。

当然，在其它实施例中，各测量点的位置和数量均可根据实际需要进行调整。

可选地，如图1所示，为进一步提高测量结果的实用性，在步骤S4之后还可对测得的待测沉管隧道钢壳100的长度、宽度及高度尺寸进行温度修正，以获得实际工作工况下的待测沉管隧道钢壳100的外形尺寸。由于对沉管隧道钢壳等钢结构的温度修正方法为现有技术，所以在此不再赘述。

可选地，三维坐标测量装置包括全站仪和反射片。其中，反射片贴设于测量点，以供全站仪测量并获取测量点的三维坐标。由于反射片和全站仪的结构均为现有技术，所以在此不再赘述。

本实施例中，在使用全站仪时，会通过全站仪的盘左和盘右对测量点进行多次测量来获取测量点的三维坐标，使测量结果更加准确。

此外，可以理解的是，因可能无法通过一个全站仪同时对待沉管隧道钢壳100上的多个测量点进行测量，所以可在待沉管隧道钢壳100外布置多个全站仪。当然，在使用多个全站仪测量时，应统一用于测量的三维坐标系，即将各测量点置于同一三维坐标系中，以便于计算。

综上，本实施例提供了一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，可以一次性测得待测沉管隧道钢壳100的长度、宽度及高度尺寸，无需多次测量求和，有效减小了测量误差，提高了沉管隧道钢壳外形尺寸测量的准确性。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在待测沉管隧道钢壳(100)上设置测量点，包括在所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度方向的两个端面分别设置第一长度测量点(1)和第二长度测量点(2)，在所述待测沉管隧道钢壳(100)的宽度方向的两个端面分别设置第一宽度测量点(3)和第二宽度测量点(4)，以及在所述待测沉管隧道钢壳(100)的高度方向的两个端面分别设置第一高度测量点(5)和第二高度测量点(6)；

S2、建立三维坐标系，所述三维坐标系的第一轴、第二轴和第三轴分别平行于所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度方向、宽度方向和高度方向；

S3、通过三维坐标测量装置测量并获取所述测量点的三维坐标；

S4、根据所述测量点的三维坐标求得所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度、宽度及高度尺寸。

2.根据权利要求1所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括：

S5、对求得的所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度、宽度及高度尺寸进行温度修正，获得实际工作工况下所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度、宽度及高度尺寸。

3.根据权利要求1所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

对所述第一长度测量点(1)和所述第二长度测量点(2)在所述第一轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度尺寸；

对所述第一宽度测量点(3)和所述第二宽度测量点(4)在所述第二轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳(100)的宽度尺寸；

对所述第一高度测量点(5)和所述第二高度测量点(6)在所述第三轴上的坐标值作差，以差值的绝对值作为所述待测沉管隧道钢壳(100)的高度尺寸。

4.根据权利要求1所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一长度测量点(1)、所述第二长度测量点(2)、所述第一宽度测量点(3)、所述第二宽度测量点(4)、所述第一高度测量点(5)和所述第二高度测量点(6)均设置有多个，多个所述第一长度测量点(1)和多个所述第二长度测量点(2)一一对应形成多对长度测量点，多个所述第一宽度测量点(3)和多个所述第二宽度测量点(4)一一对应形成多对宽度测量点，多个所述第一高度测量点(5)和多个所述第二高度测量点(6)一一对应形成多对高度测量点。

5.根据权利要求4所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

根据多对所述长度测量点的三维坐标求得多个长度数据，对多个所述长度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳(100)的长度尺寸；

根据多对所述宽度测量点的三维坐标求得多个宽度数据，对多个所述宽度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳(100)的宽度尺寸；

根据多对所述高度测量点的三维坐标求得多个高度数据，对多个所述高度数据求平均值得到所述待测沉管隧道钢壳(100)的高度尺寸。

6.根据权利要求4所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述第一长度测量点(1)和所述第二长度测量点(2)均按第一预设数量设置，所述第一预设数量不小于10。

7.根据权利要求4所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述第一宽度测量点(3)和所述第二宽度测量点(4)均按第二预设数量设置，所述第二预设数量不小于100。

8.根据权利要求4所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述第一高度测量点(5)和所述第二高度测量点(6)均按第三预设数量设置，所述第三预设数量不小于40。

9.根据权利要求1-8任一项所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，所述三维坐标测量装置包括全站仪和反射片，所述反射片贴设于所述测量点，以供所述全站仪测量并获取所述测量点的三维坐标。

10.根据权利要求9所述的沉管隧道钢壳外形尺寸测量方法，其特征在于，在所述步骤S3中，通过所述全站仪的盘左和盘右对所述测量点进行多次测量以获取所述测量点的三维坐标。

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