CN117553723B - 一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，涉及施工测量定位技术领域，包括以下步骤：扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型；选定切割面，对虚拟模型进行至少两次切割，得出预埋件孔对应的切割圆，并获取切割圆的圆心与直径；通过切割圆的圆心连线，确定预埋件孔相对于墙面的倾斜角度；通过倾斜角度与切割圆的直径，确定装配板件孔的开孔半径；通过装配板件孔的开孔半径和切割圆的圆心，确定装配板件孔的开孔圆心。由于建立虚拟模型，通过软件对模型进行测量定位精度更高、更为方便，再几何计算方法对预埋件的开孔位置和开孔半径进行分析计算，结果更加精确可靠。

Description

一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法

技术领域

本发明涉及施工测量定位技术领域，具体涉及一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法。

背景技术

大型构筑物施工过程中往往需要预埋大量的构件，其中部分预埋件需要对其尺寸进行测量定位，然后定制配套的预制构件进行现场安装，从而满足工况要求。特别是对于大型桥梁施工，主塔建造过程中需要预埋大量的塔吊着力构件，从而在主塔表面形成预埋件孔群。为保证塔吊着力预制配件精确安装，需要对预埋件的装配板开孔位置进行精确测量定位，以满足塔吊附墙构件的着力的可靠性和安全性。

现有技术中，施工过程中主要采用两种测量方式，其中一种主要是通过测量工具手工直接测量预埋件孔群尺寸，另一种主要是通过拓印的方式将孔群复制下来，然后再进行手工测量。

但是，第一种测量方式由于直接测量预埋件孔群难以确定孔洞圆心与孔径，且只能确定孔群的平面分布，难以得出预埋件角度偏差后的装配板实际开孔孔径，存在测量过程麻烦，且难以准确得出装配板开孔圆心与孔径的问题，第二种测量方式由于拓印预埋件孔群的过程中可能会产生误差，存在可能扩大测量误差的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，能够解决现有技术中第一种测量方式由于直接测量预埋件孔群难以确定孔洞圆心与孔径，且只能确定孔群的平面分布，难以得出预埋件角度偏差后的装配板实际开孔孔径，存在测量过程麻烦，且难以准确得出装配板开孔圆心与孔径的问题，第二种测量方式由于拓印预埋件孔群的过程中可能会产生误差，存在可能扩大测量误差的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

本申请提供了一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其包括以下步骤：

扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型；

选定切割面，对所述虚拟模型进行至少两次切割，得出预埋件孔对应的切割圆，并获取切割圆的圆心与直径；

通过切割圆的圆心连线，确定所述预埋件孔相对于墙面的倾斜角度；

通过所述倾斜角度与所述切割圆的直径，确定装配板件孔的开孔半径；

通过所述装配板件孔的开孔半径和所述切割圆的圆心，确定所述装配板件孔的开孔圆心。

在上述技术方案的基础上，

在一些可选的方案中，所述的扫描预埋件孔群，得出预埋件孔的虚拟模型之后，还包括将所述虚拟模型按照所述预埋件孔进行分组编号储存。

在一些可选的方案中，所述的选定切割面，对所述虚拟模型进行至少两次切割，包括：

选定预埋螺母的端面作为所述切割面的初始基准面；

以所述初始基准面平移作为所述切割面对所述虚拟模型进行至少两次切割。

在一些可选的方案中，所述的通过切割圆的圆心连线，得出所述预埋件孔相对于所述墙面的倾斜角度，包括：

根据其中一切割圆的圆心A和另一切割圆的圆心B连线，确定圆心A到圆心B的矢量；

确定垂直于所述墙面向外的单位向量；

根据所述圆心A到圆心B的矢量和所述单位向量得出所述预埋件孔相对于所述墙面的倾斜角度。

在一些可选的方案中，根据公式：，，/>，确定所述预埋件孔相对于所述墙面的倾斜角度/>；

其中，圆心A的坐标为，圆心B的坐标为/>，/>为垂直于所述墙面向外的单位向量。

在一些可选的方案中，所述的通过所述倾斜角度与所述切割圆的直径，得出装配板件孔的开孔半径，包括：

根据所述切割圆的直径和所述倾斜角度，得出装配螺杆垂直于所述墙面投影的最大长度；

通过所述装配螺杆伸出所述预埋件孔的长度和所述倾斜角度，得出所述装配螺杆倾斜后增加的投影长度；

通过所述装配螺杆垂直于所述墙面投影的最大长度，及所述装配螺杆倾斜后增加的投影长度，得出装配板件孔的开孔半径。

在一些可选的方案中，根据公式：，/>，，/>；

其中，为所述装配螺杆根部垂直于所述墙面投影的最大长度，/>为所述装配螺杆端部倾斜后增加的投影长度，R为所述装配板件孔的开孔半径，L为所述装配螺杆伸出所述预埋件孔的长度，d为所述切割圆的直径，/>为所述预埋件孔相对于所述墙面的倾斜角度。

在一些可选的方案中，所述的通过所述装配板件孔的开孔半径和所述切割圆的圆心，得出所述装配板件孔的开孔圆心，包括：

设定所述装配板件孔的开孔圆心O的坐标，根据装配螺杆根部中点C的坐标和所述装配板件孔的开孔圆心O的坐标，得出中点C到圆心O的向量；

确定倾斜方向的向量；

根据中点C到圆心O的向量和倾斜方向的向量，得出所述装配板件孔的开孔圆心O的坐标。

在一些可选的方案中，根据公式：，/>，，/>；

其中，所述装配板件的开孔圆心O的坐标为，所述装配螺杆根部中点C的坐标为/>，/>为所述预埋件轴心倾斜方向在所述墙面的投影向量，/>为所述装配螺杆端部倾斜后增加的投影长度，/>、/>为所述装配板件的开孔轴线上一点的横纵坐标。

在一些可选的方案中，所述得出所有装配板件孔的开孔半径和开孔圆心后，通过得出的数据绘制所述装配板件孔群的图纸。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本方案通过扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型，再选定切割面，对虚拟模型进行至少两次切割，得出切割圆的圆心与直径，再通过连接切割圆的圆心得出预埋件孔相对于墙面的倾斜角度，通过倾斜角度与切割圆的直径，确定装配板件孔的开孔半径，通过装配板件孔的开孔半径和切割圆的圆心，确定装配板件孔的开孔圆心，得出装配板件孔群的位置，完成定位过程，由于建立虚拟模型，通过软件对模型进行测量定位精度更高、更为方便，再几何计算方法对预埋件的开孔位置和开孔半径进行分析计算，结果更加精确可靠，解决了现有技术中第一种测量方式由于直接测量预埋件孔群难以确定孔洞圆心与孔径，且只能确定孔群的平面分布，难以得出预埋件角度偏差后的装配板实际开孔孔径，存在测量过程麻烦，且难以准确得出装配板开孔圆心与孔径的问题，第二种测量方式由于拓印预埋件孔群的过程中可能会产生误差，存在可能扩大测量误差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法实施例中预埋件与墙面位置关系的结构示意图；

图2为本发明一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法实施例中装配板件的结构正视示意图；

图3为本发明一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法实施例中装配板件的结构侧视示意图。

图中：1、墙面；2、装配螺杆；3、装配板件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法的实施例作进一步详细说明。

如图1-图3所示，本方案提供了一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其包括以下步骤：

S1：扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型。

在一些可选的实施例中，步骤S1具体包括：

S11：通过三维扫描仪对预埋件孔群进行扫描。

S12：建立预埋件孔的虚拟模型。

其中，在建立预埋件孔的虚拟模型后，可以将虚拟模型按照预埋件孔进行分组编号储存。

在本实施例中，通过三维扫描仪可以快速精确地对预埋件孔群进行扫描，方便建立预埋件孔的虚拟模型。

将虚拟模型按照预埋件孔进行分组编号储存，可以方便虚拟模型与预埋件孔一一对应，在进行单个预埋件孔的定位时更方便，不容易混淆。

S2：选定切割面，对虚拟模型进行至少两次切割，得出预埋件孔对应的切割圆，并获取切割圆的圆心与直径。

在一些可选的实施例中，步骤S2具体包括：

S21：选定预埋螺母的端面作为切割面的初始基准面。

S22：以初始基准面平移作为切割面对虚拟模型进行至少两次切割。

S23：获取切割圆的圆心与直径。

在本实施例中，预埋螺母埋设在预埋件孔内，预埋螺母上设有孔洞，用于安装其他设备，选定预埋螺母的端面作为切割面的初始基准面，并且以初始基准面平移作为切割面对虚拟模型进行至少两次切割，以垂直于预埋件孔轴线的平面切割，得出的切割圆更准确，可以方便进行后续操作。

S3：通过切割圆的圆心连线，确定预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度。

在一些可选的实施例中，步骤S3具体包括：

S31：根据其中一切割圆的圆心A和另一切割圆的圆心B连线，确定圆心A到圆心B的矢量；

S32：确定垂直于墙面1向外的单位向量；

S33：根据圆心A到圆心B的矢量和单位向量得出预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度。

其中，根据公式：，/>，，确定预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度/>；

其中，圆心A的坐标为，圆心B的坐标为/>，/>为垂直于墙面1向外的单位向量。

在本实施例中，通过其中一切割圆的圆心A和另一切割圆的圆心B连线，确定圆心A到圆心B的矢量：，确定垂直于墙面1向外的单位向量：/>，通过/>，得出预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度/>，过程简单，结果精确度高。

S4：通过倾斜角度与切割圆的直径，确定装配板件3孔的开孔半径。

在一些可选的实施例中，步骤S4具体包括：

S41：根据切割圆的直径和倾斜角度，得出装配螺杆2垂直于墙面1投影的最大长度。

S42：通过装配螺杆2伸出预埋件孔的长度和倾斜角度，得出装配螺杆2倾斜后增加的投影长度。

S43：通过装配螺杆2垂直于墙面1投影的最大长度，及装配螺杆2倾斜后增加的投影长度，得出装配板件3孔的开孔半径。

其中，根据公式：，/>，/>，/>；

其中，为装配螺杆2根部垂直于墙面1投影的最大长度，/>为装配螺杆2端部倾斜后增加的投影长度，R为装配板件3孔的开孔半径，L为装配螺杆2伸出预埋件孔的长度，d为切割圆的直径，/>为预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度。

在本实施例中，通过已知值切割圆的直径d，预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度，配合/>，可以得出装配螺杆2垂直于墙面1投影的最大长度/>，再通过装配螺杆2伸出预埋件孔的长度L，预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度/>，配合/>，，可以得出装配螺杆2倾斜后增加的投影长度/>，装配板件3孔的开孔半径/>，可以快速得出装配板件3孔的开孔半径，过程简单，结果精确度高。

S5：通过装配板件3孔的开孔半径和切割圆的圆心，确定装配板件3孔的开孔圆心。

在一些可选的实施例中，步骤S5具体包括：

S51：设定装配板件3孔的开孔圆心O的坐标，根据装配螺杆2根部中点C的坐标和装配板件3孔的开孔圆心O的坐标，得出中点C到圆心O的向量。

S52：确定倾斜方向的向量。

S53：根据中点C到圆心O的向量和倾斜方向的向量，得出装配板件3孔的开孔圆心O的坐标。

其中，根据公式：，/>，，/>；

其中，装配板件3的开孔圆心O的坐标为，装配螺杆2根部中点C的坐标为/>，/>为预埋件轴心倾斜方向在墙面1的投影向量，为装配螺杆2端部倾斜后增加的投影长度，/>、/>为装配板件3的开孔轴线上一点的横纵坐标。

在本实施例中，通过设定装配板件3孔的开孔圆心O为，根据装配螺杆2根部中点C为/>，得出/>，且/>，确定倾斜方向的向量/>，由于/>和/>共线，联立/>，/>，得出开孔圆心O的坐标，过程简单，结果精确度高。

S6：在得出所有装配板件3孔的开孔半径和开孔圆心后，通过得出的数据绘制装配板件3孔群的图纸。

在本实施例中，通过得出的数据使用CAD绘制装配板件3孔群的图纸，方便现场进行施工。

综上所述，本方案通过扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型，再选定切割面，对虚拟模型进行至少两次切割，得出切割圆的圆心与直径，再通过连接切割圆的圆心得出预埋件孔相对于墙面1的倾斜角度，通过倾斜角度与切割圆的直径，确定装配板件3孔的开孔半径，通过装配板件3孔的开孔半径和切割圆的圆心，确定装配板件3孔的开孔圆心，得出装配板件3孔群的位置，完成定位过程，由于建立虚拟模型，通过软件对模型进行测量定位精度更高、更为方便，再几何计算方法对预埋件的开孔位置和开孔半径进行分析计算，结果更加精确可靠，解决了现有技术中第一种测量方式由于直接测量预埋件孔群难以确定孔洞圆心与孔径，且只能确定孔群的平面分布，难以得出预埋件角度偏差后的装配板实际开孔孔径，存在测量过程麻烦，且难以准确得出装配板开孔圆心与孔径的问题，第二种测量方式由于拓印预埋件孔群的过程中可能会产生误差，存在可能扩大测量误差的问题。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描预埋件孔群，建立预埋件孔的虚拟模型；

选定切割面，对所述虚拟模型进行至少两次切割，得出预埋件孔对应的切割圆，并获取切割圆的圆心与直径；

通过切割圆的圆心连线，确定所述预埋件孔相对于墙面（1）的倾斜角度；

通过所述倾斜角度与所述切割圆的直径，确定装配板件（3）孔的开孔半径，包括：根据所述切割圆的直径和所述倾斜角度，得出装配螺杆（2）垂直于所述墙面（1）投影的最大长度；

通过所述装配螺杆（2）伸出所述预埋件孔的长度和所述倾斜角度，得出所述装配螺杆（2）倾斜后增加的投影长度；

通过所述装配螺杆（2）垂直于所述墙面（1）投影的最大长度，及所述装配螺杆（2）倾斜后增加的投影长度，得出装配板件（3）孔的开孔半径；

通过所述装配板件（3）孔的开孔半径和所述切割圆的圆心，确定所述装配板件（3）孔的开孔圆心。

2.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，所述的扫描预埋件孔群，得出预埋件孔的虚拟模型之后，还包括将所述虚拟模型按照所述预埋件孔进行分组编号储存。

3.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，所述的选定切割面，对所述虚拟模型进行至少两次切割，包括：

选定预埋螺母的端面作为所述切割面的初始基准面；

以所述初始基准面平移作为所述切割面对所述虚拟模型进行至少两次切割。

4.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，所述的通过切割圆的圆心连线，得出所述预埋件孔相对于所述墙面（1）的倾斜角度，包括：

根据其中一切割圆的圆心A和另一切割圆的圆心B连线，确定圆心A到圆心B的矢量；

确定垂直于所述墙面（1）向外的单位向量；

根据所述圆心A到圆心B的矢量和所述单位向量得出所述预埋件孔相对于所述墙面（1）的倾斜角度。

5.如权利要求4所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，根据公式：，/>，，确定所述预埋件孔相对于所述墙面（1）的倾斜角度/>；

其中，圆心A的坐标为，圆心B的坐标为/>，/>为垂直于所述墙面（1）向外的单位向量。

6.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，根据公式：，/>，/>，/>；

其中，为所述装配螺杆（2）根部垂直于所述墙面（1）投影的最大长度，/>为所述装配螺杆（2）端部倾斜后增加的投影长度，R为所述装配板件（3）孔的开孔半径，L为所述装配螺杆（2）伸出所述预埋件孔的长度，d为所述切割圆的直径，/>为所述预埋件孔相对于所述墙面（1）的倾斜角度。

7.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，所述的通过所述装配板件（3）孔的开孔半径和所述切割圆的圆心，得出所述装配板件（3）孔的开孔圆心，包括：

设定所述装配板件（3）孔的开孔圆心O的坐标，根据装配螺杆（2）根部中点C的坐标和所述装配板件（3）的开孔圆心O的坐标，得出中点C到圆心O的向量；

确定倾斜方向的向量；

根据中点C到圆心O的向量和倾斜方向的向量，得出所述装配板件（3）的开孔圆心O的坐标。

8.如权利要求7所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，根据公式：，/>，，/>；

其中，所述装配板件（3）的开孔圆心O的坐标为，所述装配螺杆（2）根部中点C的坐标为/>，/>为所述预埋件轴心倾斜方向在所述墙面（1）的投影向量，/>为所述装配螺杆（2）端部倾斜后增加的投影长度，/>、/>为所述装配板件（3）的开孔轴线上一点的横纵坐标。

9.如权利要求1所述的一种基于三维扫描技术的预埋件装配板孔群的定位方法，其特征在于，得出所有装配板件（3）的开孔半径和开孔圆心后，通过得出的数据绘制所述装配板件（3）孔群的图纸。