CN115824495A - 一种测量大型构件三维质心的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及质心测量技术领域，提供了一种测量大型构件三维质心的方法，包括如下步骤：利用经过第一吊点且垂直于水平面和第一基准面的第一模拟切面切大型构件，并在第一基准面上划出其与第一模拟切面的交线ab；利用经过第二吊点且垂直于水平面和第一基准面的第二模拟切面切大型构件，并在第一基准面上划出其与第二模拟切面的交线cd；利用经过第三吊点且垂直于水平面和第二基准面的第三模拟切面切大型构件，并在第二基准面上划出其与第三模拟切面的交线ef；利用经过第四吊点且垂直于水平面和第二基准面的第四模拟切面切大型构件，并在第二基准面上划出其与第四模拟切面的交线gh。本发明不需要制备专用检测平台，通用性强、成本低。

Description

一种测量大型构件三维质心的方法

技术领域

本发明涉及质心测量技术领域，尤其是一种测量大型构件三维质心的方法。

背景技术

大型构件的尺寸在几米到几十米，重量在几吨到上百吨不等。为了保证大型构件正常工作，不会出现因为构件自身偏重导致产品整体偏心，导致运行不稳定或在运行中倒塌等现象，因此，往往需要对大型构件的质心位置进行测量。

目前，大型构件质心的测量方法主要包括：机械重力法、多支点平衡力矩法和动态质心测量法。但是机械重力法存在操作过程繁琐、实现困难的问题；多支点平衡力矩法和动态质心测量法需要制备专用检测平台，通用性低、成本太高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种操作简单、通用性高的测量大型构件三维质心的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量大型构件三维质心的方法，所述大型构件上具有相互垂直的第一基准面和第二基准面；该方法包括如下步骤：

在第一基准面上设置坐标原点，并建立XYZ坐标系；其中，X轴和Y轴位于第一基准面内，Z轴与第一基准面垂直；

将大型构件通过第一吊点悬吊；利用经过第一吊点且垂直于水平面和第一基准面的第一模拟切面切大型构件，并在第一基准面上划出其与第一模拟切面的交线ab；

将大型构件通过第二吊点悬吊；利用经过第二吊点且垂直于水平面和第一基准面的第二模拟切面切大型构件，并在第一基准面上划出其与第二模拟切面的交线cd；交线ab与交线cd相交，其交点在X轴、Y轴的坐标为X1、Y1；

将大型构件通过第三吊点悬吊；利用经过第三吊点且垂直于水平面和第二基准面的第三模拟切面切大型构件，并在第二基准面上划出其与第三模拟切面的交线ef；

将大型构件通过第四吊点悬吊；利用经过第四吊点且垂直于水平面和第二基准面的第四模拟切面切大型构件，并在第二基准面上划出其与第四模拟切面的交线gh；交线ef与交线gh相交，其交点在Z轴的坐标为Z1；

所述大型构件的质心在XYZ坐标系的坐标为(X1，Y1，Z1)。

进一步的，所述第一模拟切面、第二模拟切面、第三模拟切面和第四模拟切面均由全站仪发射的激光光束在竖直面内旋转而形成。

进一步的，所述第一吊点与第三吊点为同一个吊点；所述第二吊点与第四吊点为同一个吊点。

进一步的，所述大型构件为板状件；所述大型构件的一个表面为第一基准面，与该表面垂直的一个侧面为第二基准面。

进一步的，所述第一基准面与第二基准面相交，并具有交线jk。

进一步的，所述X轴与第二基准面平行；所述Y轴与第二基准面垂直。

本发明的有益效果是：本发明实施例提供的一种测量大型构件三维质心的方法，原理简单，操作方便，不需要制备专用检测平台，通用性强、成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍；显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是大型构件的结构示意图；

图2是利用第一模拟切面和第二模拟切面切大型构件时的状态图；

图3是利用第三模拟切面和第四模拟切面切大型构件时的状态图；

图4是在大型构件上划出交线ab、交线cd、交线ef、交线gh后的结构示意图。

图中附图标记为：10-大型构件，11-第一基准面，12-第二基准面，13-第一吊点，14-第一模拟切面，15-第二吊点，16-第二模拟切面，17-第三吊点，18-第三模拟切面，19-第四吊点，20-第四模拟切面。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参见图1，所述大型构件10上具有相互垂直的第一基准面11和第二基准面12。例如，所述大型构件10为板状件；所述大型构件10的一个表面为第一基准面11，与该表面垂直的一个侧面为第二基准面12。本实施例中，所述大型构件10为长方体形；所述第一基准面11与第二基准面12相交，并具有交线jk。

本发明实施例提供的一种测量大型构件10三维质心的方法，包括如下步骤：

S1、在大型构件10上建立质心测量坐标系。

参见图1，在第一基准面11上设置坐标原点O，并建立XYZ坐标系；其中，X轴和Y轴位于第一基准面11内，Z轴与第一基准面11垂直。例如，所述第一基准面11为长方形，所述坐标原点O设置在第一基准面11的中心；所述X轴与第二基准面12平行；所述Y轴与第二基准面12垂直。

S2、确定大型构件10的质心在X轴和Y轴的坐标。

参见图1、图2、图4，将大型构件10通过第一吊点13悬吊；利用经过第一吊点13且垂直于水平面和第一基准面11的第一模拟切面14切大型构件10，并在第一基准面11上划出其与第一模拟切面14的交线ab；将大型构件10通过第二吊点15悬吊；利用经过第二吊点15且垂直于水平面和第一基准面11的第二模拟切面16切大型构件10，并在第一基准面11上划出其与第二模拟切面16的交线cd；交线ab与交线cd相交，其交点在X轴、Y轴的坐标为X1、Y1。

当大型构件10通过第一吊点13悬吊后，经过第一吊点13的垂线必然同时经过大型构件10的质心；由于第一模拟切面14经过第一吊点13且垂直于水平面，因此，大型构件10的质心必然位于第一模拟切面14内。同理，当大型构件10通过第二吊点15悬吊后，经过第二吊点15的垂线必然同时经过大型构件10的质心；由于第二模拟切面16经过第二吊点15且垂直于水平面，因此，大型构件10的质心必然位于第二模拟切面16内。

参见图2，第一模拟切面14与第二模拟切面16相交，并具有交线kk’。参见图4，第一模拟切面14与第一基准面11相交，并具有交线ab；第二模拟切面16与第一基准面11相交，并具有交线cd；交线ab与交线cd相交，并具有交点p。由于大型构件10的质心既在第一模拟切面14内，又在第二模拟切面16内，因此，大型构件10的质心必然在第一模拟切面14与第二模拟切面16的交线kk’上。又由于第一模拟切面14与第二模拟切面16同时垂直第一基准面11，依据面面垂直定理和线面垂直定理，则第一模拟切面14与第二模拟切面16的交线kk’必定垂直于第一基准面11，那么大型构件10的质心在第一基准面11上的投影点就是交线ab与交线cd的交点p；因此，交点p在X轴和Y轴的坐标X1、Y1就是大型构件10的质心在X轴和Y轴的坐标。交点p在X轴的坐标X1可以通过直尺或其他工具测量交点p到Y轴的距离而得到，交点p在Y轴的坐标Y1可以通过直尺或其他工具测量交点p到X轴的距离而得到。

S3、确定大型构件10的质心在Z轴的坐标。

参见图1、图3、图4，将大型构件10通过第三吊点17悬吊；利用经过第三吊点17且垂直于水平面和第二基准面12的第三模拟切面18切大型构件10，并在第二基准面12上划出其与第三模拟切面18的交线ef；将大型构件10通过第四吊点19悬吊；利用经过第四吊点19且垂直于水平面和第二基准面12的第四模拟切面20切大型构件10，并在第二基准面12上划出其与第四模拟切面20的交线gh；交线ef与交线gh相交，其交点在Z轴的坐标为Z1。

当大型构件10通过第三吊点17悬吊后，经过第三吊点17的垂线必然同时经过大型构件10的质心；由于第三模拟切面18经过第三吊点17且垂直于水平面，因此，大型构件10的质心必然位于第三模拟切面18内。同理，当大型构件10通过第四吊点19悬吊后，经过第四吊点19的垂线必然同时经过大型构件10的质心；由于第四模拟切面20经过第四吊点19且垂直于水平面，因此，大型构件10的质心必然位于第四模拟切面20内。

参见图3，第三模拟切面18与第四模拟切面20相交，并具有交线mm’。参见图4，第三模拟切面18与第二基准面12相交，并具有交线ef；第四模拟切面20与第二基准面12相交，并具有交线gh；交线ef与交线gh相交，并具有交点q。由于大型构件10的质心既在第三模拟切面18内，又在第四模拟切面20内，因此，大型构件10的质心必然在第三模拟切面18与第四模拟切面20的交线mm’上。又由于第三模拟切面18与第四模拟切面20同时垂直第二基准面12，依据面面垂直定理和线面垂直定理，则第三模拟切面18与第四模拟切面20的交线mm’必定垂直于第二基准面12，那么大型构件10的质心在第二基准面12上的投影点就是交线ef与交线gh的交点q；因此，交点q在Z轴坐标Z1就是大型构件10的质心在Z轴的坐标。由于第二基准面12与第一基准面11相垂直，因此，交点q在Z轴的坐标Z1可以通过直尺或其他工具测量交点q到第一基准面11的距离而得到；具体的，交点q在Z轴的坐标Z1可以通过直尺或其他工具测量交点q到交线jk的距离而得到。

因此，所述大型构件10的质心在XYZ坐标系的坐标为(X1，Y1，Z1)。

本发明实施例提供的一种测量大型构件10三维质心的方法，所述第一模拟切面14、第二模拟切面16、第三模拟切面18和第四模拟切面20均由全站仪发射的激光光束在竖直面内旋转而形成。

下面以第一模拟切面14切大型构件10为例进行说明：首先，当大型构件10通过第一吊点13悬吊后，架设全站仪，调节全站仪的位置，使全站仪发射的激光光束经过第一吊点13，并使全站仪发射的激光光束可在垂直于水平面和第一基准面11的竖直面内上下旋转；然后控制全站仪发射的激光光束在竖直面内上下旋转，以利用激光光束形成第一模拟切面14，用于切大型构件10，在该过程中，划线人员依据全站仪发射的激光光束在第一基准面11上的轨迹就可划出交线ab。

当大型构件10通过吊点悬吊，并处于静止状态后，还可通过辅助装置对大型构件10进行固定，以防止大型构件10发生晃动，保证划线人员在各个基准面上划出其与各切面相交的交线的准确性。

所述第一吊点13、第二吊点15、第三吊点17和第四吊点19可以为四个独立的吊点，这样在整个操作过程中，所述大型构件10需要进行四次悬吊才能完成其质心的测量工作。优选的，所述第一吊点13与第二吊点15为两个不同的吊点，所述第一吊点13与第三吊点17为同一个吊点；所述第二吊点15与第四吊点19为同一个吊点；这样在整个操作过程中，所述大型构件10仅需要两次悬吊就可以完成其质心的测量工作；减少了大型构件10的悬吊次数，提高了测量效率。

本发明实施例提供的一种测量大型构件10三维质心的方法，原理简单，操作方便，通过全站仪发射的激光光束形成模拟切面去切大型构件10，全站仪引导划线人员在大型构件上划出模拟切面与基准面形成的的交线和交点，通过建立合适的质心测量坐标系，测量这些交点坐标位置，间接得到大型构件10的质心坐标；该方法在进行操作时最少只需要一名划线人员和一名全站仪操作人员，大大减少了人员需求；通过起重机将大型构件10进行悬挂测量，不需要选择大片地方制备专门的检测平台，通用性强，既节约了场地又降低了成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测量大型构件三维质心的方法，所述大型构件(10)上具有相互垂直的第一基准面(11)和第二基准面(12)；其特征在于，该方法包括如下步骤：

在第一基准面(11)上设置坐标原点，并建立XYZ坐标系；其中，X轴和Y轴位于第一基准面(11)内，Z轴与第一基准面(11)垂直；

将大型构件(10)通过第一吊点(13)悬吊；利用经过第一吊点(13)且垂直于水平面和第一基准面(11)的第一模拟切面(14)切大型构件(10)，并在第一基准面(11)上划出其与第一模拟切面(14)的交线ab；

将大型构件(10)通过第二吊点(15)悬吊；利用经过第二吊点(15)且垂直于水平面和第一基准面(11)的第二模拟切面(16)切大型构件(10)，并在第一基准面(11)上划出其与第二模拟切面(16)的交线cd；交线ab与交线cd相交，其交点在X轴、Y轴的坐标为X1、Y1；

将大型构件(10)通过第三吊点(17)悬吊；利用经过第三吊点(17)且垂直于水平面和第二基准面(12)的第三模拟切面(18)切大型构件(10)，并在第二基准面(12)上划出其与第三模拟切面(18)的交线ef；

将大型构件(10)通过第四吊点(19)悬吊；利用经过第四吊点(19)且垂直于水平面和第二基准面(12)的第四模拟切面(20)切大型构件(10)，并在第二基准面(12)上划出其与第四模拟切面(20)的交线gh；交线ef与交线gh相交，其交点在Z轴的坐标为Z1；

所述大型构件(10)的质心在XYZ坐标系的坐标为(X1，Y1，Z1)。

2.根据权利要求1所述的测量大型构件三维质心的方法，其特征在于，所述第一模拟切面(14)、第二模拟切面(16)、第三模拟切面(18)和第四模拟切面(20)均由全站仪发射的激光光束在竖直面内旋转而形成。

3.根据权利要求1所述的测量大型构件三维质心的方法，其特征在于，所述第一吊点(13)与第三吊点(17)为同一个吊点；所述第二吊点(15)与第四吊点(19)为同一个吊点。

4.根据权利要求1所述的测量大型构件三维质心的方法，其特征在于，所述大型构件(10)为板状件；所述大型构件(10)的一个表面为第一基准面(11)，与该表面垂直的一个侧面为第二基准面(12)。

5.根据权利要求4所述的测量大型构件三维质心的方法，其特征在于，所述第一基准面(11)与第二基准面(12)相交，并具有交线jk。

6.根据权利要求1所述的测量大型构件三维质心的方法，其特征在于，所述X轴与第二基准面(12)平行；所述Y轴与第二基准面(12)垂直。

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