【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋼筋部品虛擬預拼裝領域，尤其是涉及一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法。
技術介紹
1、對于復雜的鋼構件，為了保障現場安裝能準確順利進行，往往需要對實體構件進行預拼裝作業，以便當構件出現偏差時可進行及時整改及減小累計誤差。實體構件預拼裝不僅耗費大量人力、物力、運輸、場地等資源，而且對工程進度管理提出了更高要求。預拼裝作業不但需要大片場地、檢測過程繁瑣、測量時間長、檢測費用高，而且檢測精度比較低，作業過程中也存在一定的安全隱患。伴隨測量技術和計算機技術的發展，以數字化、虛擬化為代表的三維預拼裝技術成為發展方向。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，通過應用鋼筋部品數字化建造與虛擬預拼裝技術，實現質量數據化、偏差可視化、施工標準化。
2、為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，該方法包括：
3、s1、采用bim工具對鋼筋部品每節段上、中、下三個斷面的輪廓點位坐標進行數據分析與建模，形成理論坐標點位數據，并考慮當前實際施工階段的監控預偏值、混凝土澆筑變形量影響因素，形成節段理論數據模型；
4、s2、搭建實測數據模型，通過全站儀、三維激光和圖像視覺的多種技術采集鋼筋部品成型精度信息，導入到數字化系統內構建實時數據模型；
5、s3、實時對比分析，通過對理論模型和實時模型對比分析，實現偏差可視化，并且通過專用算法預測下一節段鋼筋部品尺寸數據，指導下一節段鋼
6、s4、研發一套塔柱鋼筋部品虛擬預拼裝軟件，整合上述所有功能，實現數字化虛擬建造。
7、優選方案中，理論點數據獲取包括：
8、監控預偏值：考慮塔肢線型，通過?midas/civil?進行仿真分析得到控制點的預偏值；
9、混凝土澆筑變形：通過全站儀測量澆筑前后控制點的坐標得到變形值；
10、鋼筋部品吊裝變形：通過使用?midas/civil?進行仿真分析得到鋼筋部品吊裝后的變形值；
11、調整值：用于指導下節段鋼筋部品施工。
12、優選方案中，實測數據包括：
13、用于控制鋼筋部品整體線形和姿態的頂口?/?底口八個控制點的實測坐標，通過全站儀獲取；
14、用于控制鋼筋部品對接的主筋的坐標，通過掃描儀或者無人機獲取；
15、全站儀獲取、掃描儀和無人機獲取數據后，對數據進行數據處理，對控制鋼筋部品的八個控制點的實測坐標和鋼筋部品對接的主筋的坐標的數據進行提起得到實測數據。
16、優選方案中，實測數據采集的具體步驟為：
17、a1、對全站儀獲取的八個控制點實測坐標數據和掃描儀或無人機獲取的主筋坐標數據分別進行標準化處理，對于全站儀獲取的數據，八個控制點坐標為，計算每個坐標分量的均值，，，然后對每個坐標進行標準化，標準化后的坐標為，，，。
18、對于掃描儀或無人機獲取的主筋坐標數據，單個主筋坐標為，計算其到坐標原點的距離，然后進行標準化，標準化后的坐標為；
19、a2、計算全站儀數據和掃描儀/無人機數據在融合中的權重，全站儀數據的權重為，掃描儀/無人機數據的權重為，且；
20、計算權重的公式為，，其中、、為調節參數，根據經驗或實際數據調整；
21、a3、將標準化后的全站儀數據和掃描儀/無人機數據進行融合，融合后單個主筋的坐標數據為，對每個主筋坐標分別進行融合操作；
22、a4、將融合后的數據進行還原，得到最終用于控制鋼筋部品的實測數據，對于八個控制點的數據，還原后的坐標為，，，，對于主筋坐標，還原后的坐標為。
23、提取這些還原后的坐標數據作為最終的實測數據，用于后續的分析和處理。
24、優選方案中，步驟s3中具體步驟為：
25、s31、理論模型中第個控制點的坐標為，實時模型中對應控制點的坐標為，，為控制點數量；
26、計算每個控制點的空間偏差向量；
27、提取偏差向量的模長作為偏差大小特征；
28、計算偏差向量與坐標軸的夾角余弦值作為方向特征；以軸為例，，同理可得與軸夾角余弦值和與軸夾角余弦值；
29、其中，偏差向量公式直接反映了理論點和實時點在空間中的位置差異，是后續分析偏差的基礎；
30、偏差模長公式基于歐幾里得距離公式，用于量化偏差大小；
31、方向余弦公式如用于描述偏差向量相對于坐標軸的方向，為后續考慮方向因素的分析提供基礎；
32、s32、定義偏差可視化函數；設，其中、、、為調節參數；
33、根據的值將偏差映射到可視化的顏色或亮度范圍；
34、s33、收集多組歷史節段的偏差特征數據，，為歷史節段數量；
35、下一節段鋼筋部品尺寸預測向量為，理論模型下一節段尺寸向量為；
36、構建預測模型：
37、首先對偏差特征數據進行歸一化處理；設歸一化后的偏差模長為,歸一化后的方向余弦值分別為，，；
38、然后預測模型為以下形式：
39、；
40、；
41、；
42、其中、、是權重系數，、、是偏置項；這些權重系數和偏置項通過最小化預測誤差函數來學習得到；
43、偏差特征數據歸一化公式將偏差模長和方向余弦值映射到[0,?1]區間，便于后續的模型訓練和權重計算；
44、預測模型公式通過考慮歷史偏差特征數據的大小和方向，對下一節段尺寸進行預測；
45、其中，權重系數、、和偏置項、、通過學習歷史數據來調整，以適應不同的偏差模式和鋼筋部品的特性。
46、優選方案中，通過對理論模型和實時模型對比分析后，先采用實測點和理論點匹配算法eopa，再采用虛擬拼裝對齊算法gpa，開發了虛擬預拼裝軟件，開展了單構件和多構件虛擬匹配分析。
47、優選方案中，虛擬拼裝增強匹配算法步驟為：
48、b1、優化目標函數建立，即eopa算法優化：設理論點為，實測點為，，為控制點數量；
49、定義一個新的距離度量函數，該函數綜合考慮了坐標差值與坐標自身平方和的關系；
50、建立優化目標函數，其中為調節參數；
51、距離度量函數通過對坐標差值進行一種特殊的歸一化處理，考慮了坐標自身的大小信息，使得距離度量更加合理和全面；這種特殊的形式有助于在不同尺度的坐標下更準確地衡量理論點和實測點的差異；
52、優化目標函數基于指數函數和距離度量函數構建，當越小，指數函數的值越大，越小，表示匹配效果越好；調節參數可以控制這種匹配程度的敏感度；
53、b2、虛擬拼裝對齊gpa算法優化：原始控制點矩陣為（），目標點矩陣為（）；
54、計算加權協方差矩陣，其中，和分別是和的根本均值矩陣，是基于上述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：該方法包括：
2.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：理論點數據獲取包括：
3.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：實測數據包括：
4.根據權利要求3所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：實測數據采集的具體步驟為：
5.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：步驟S3中具體步驟為：
6.根據權利要求5所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：通過對理論模型和實時模型對比分析后，先采用實測點和理論點匹配算法EOPA，再采用虛擬拼裝對齊算法GPA，開發了虛擬預拼裝軟件，開展了單構件和多構件虛擬匹配分析。
7.根據權利要求6所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：虛擬拼裝增強匹配算法步驟為：
8.根據權利要求7所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：基于上述結果，開展多工況對比分析、部品精度分析、虛擬拼裝精度分析。
9.根據權利要求8所述一種橋塔鋼筋部品虛
...【技術特征摘要】
1.一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：該方法包括：
2.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：理論點數據獲取包括：
3.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：實測數據包括：
4.根據權利要求3所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：實測數據采集的具體步驟為：
5.根據權利要求1所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預拼裝方法，其特征是：步驟s3中具體步驟為：
6.根據權利要求5所述一種橋塔鋼筋部品虛擬預...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田唯，張國志，吳中正，肖浩，嚴雙橋，余昌文，陳斌，劉航，董奇峰，李冬冬，余萬慶，
申請(專利權)人：中交第二航務工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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