(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 205333005 U (45)授权公告日 2016.06.22
(21)申请号 201520988799.X(22)申请日 2015.12.02
(73)专利权人浙江树人大学
地址310015 浙江省杭州市拱墅区树人街8
号(72)发明人张玉玲 姚谏 曹东威 金小群
盛黎 李砚秋 陈明 边伟那宪伟 宋红飞(74)专利代理机构杭州中成专利事务所有限公
司 33212
代理人周世骏(51)Int.Cl.
G01B 11/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)实用新型名称
一种钢构件尺寸数字化测量系统(57)摘要
本实用新型涉及钢构件测量，旨在提供一种钢构件尺寸数字化测量系统。该种钢构件尺寸数字化测量系统，包括钢构件外形几何坐标资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统。本实用新型能够在钢结构制造现场不进行大量吊装操作条件下，实时无接触采集完成焊接制造工序后的钢构件外形尺寸数据，避免人工操作带来的隐患，实现对异型构件的准确测量，方便制造数字化管理，数据采集不受存储容量限制；另外，所布设测点为可重复使用的磁贴材料和一次性不干胶纸贴，测量成本低。
C N 2 0 5 3 3 3 0 0 5 UCN 205333005 U
权 利 要 求 书
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1.一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，包括钢构件外形几何坐标资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统，其中，数据采集与传输子系统至少设有一个；
所述钢构件外形几何坐标资料子系统包括软磁贴、不干胶纸贴、适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据；软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于待测钢构件实体表面的标识点，并附置比例尺；其中，软磁贴贴附的标识点为编码点；不干胶纸贴贴附的标识点为非编码点，用于对所布置点位的坐标识别；所述适配器上面贴附有非编码点，用于准确测量构件端部的直角坐标数据；所述十字尺在两个垂直方向上均匀分布贴附有编码点，用于对被测物的平面坐标进行标定；所述比例尺的两端贴附有编码点，用于在分析图像时建立尺寸标准；
所述数据采集与传输子系统包括相机、干电池、数据存储卡、数据发射卡、数据接收卡、数据采集用计算机、蓄电池；相机与干电池连接，干电池用于向相机供电，相机用于拍摄钢构件外形几何坐标资料子系统的所有标识点图像数据，完成数据采集；
相机与数据存储卡通过接口a连接，数据存储卡用于存储相机采集的数据；数据存储卡通过接口a与数据采集用计算机相连，用于数据采集用计算机直接读取图像数据；
相机与数据发射卡通过接口b连接，数据接收卡通过接口b与数据采集用计算机相连接，相机采集到的图像数据通过数据发射卡、数据接收卡传入数据采集用计算机；
数据采集用计算机与蓄电池连接，蓄电池用于向数据采集用计算机供电，数据采集用计算机用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件；
所述数据管理与分析子系统包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机；数据分析用计算机用于接收数据采集用计算机处理后的数据文件，汇总进行管理和分析；其中，前台计算机用于设置在测量现场，后台计算机用于设置在非测量现场。
2.根据权利要求1所述的一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，所述数据采集用计算机中内置有智能数据采集模块，智能数据采集模块能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标，进行点-点距离、点面距离、面面距离、圆弧半径测量值的快速取值。
3.根据权利要求1所述的一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，所述数据分析用计算机的后台计算机中内置有数据管理和分析模块，能根据需要选定拟处理测点数量，转换坐标体系，进行面拟合数理统计，回归形成精确的点-面距离、面-面距离、圆弧半径测量指标，具备与任意数字化测量系统兼容条件。
4.根据权利要求1所述的一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，所述数据发射卡采用无线信号发射卡。
5.根据权利要求1所述的一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，所述数据采集与传输子系统中的干电池，采用1.5V干电池。
6.根据权利要求1所述的一种钢构件尺寸数字化测量系统，其特征在于，所述数据采集与传输子系统中的蓄电池，采用12V蓄电池。
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CN 205333005 U
说 明 书
一种钢构件尺寸数字化测量系统
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技术领域
[0001]本实用新型是关于钢构件测量领域，特别涉及一种钢构件尺寸数字化测量系统。背景技术
[0002]钢结构制造厂在完成焊接、钻孔等工序制成钢构件成品后，需要进行外形尺寸的验收。一般采用钢卷尺由人工拉尺量测，测量读数一方面受到拉尺松紧的影响，尤其在构件长度比较长的情况下这个问题更为突出，另一方面，还受到钢尺两端所依附部位的局部平整度影响，造成了外形尺寸量测读数的误差；读数一般当场执笔记录，有时存档需要登录到计算机，都存在人为操作失误的隐患；此外，当钢构件外形为异型实体时，钢卷尺将无法实现对外形尺寸的全场测量，只能进行推算。
[0003]在钢结构制造即将进入数字化管理的时代，人工测量数据缺少自动化元素。亟需开发一种更为精确的、体现数字化特征的钢构件尺寸测量系统。已有的采用全站仪或者激光测距方法虽然可体现数字化的测量，但无法解决测量两端局部平整度问题；对于异型构件的测量，同样需要可通视条件，因此无法满足。实用新型内容
[0004]本实用新型的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种无需对钢构件的实体进行挪运，不受通视条件限制，能实现对任意形状、任意尺寸构件外形几何尺寸的数字化测量系统。为解决上述技术问题，本实用新型的解决方案是：[0005]提供一种钢构件尺寸数字化测量系统，包括钢构件外形几何坐标资料子系统、数据采集与传输子系统、数据管理与分析子系统，其中，数据采集与传输子系统至少设有一个；
[0006]所述钢构件外形几何坐标资料子系统包括软磁贴、不干胶纸贴、(永磁角型)适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据；软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于待测钢构件实体表面的标识点，并附置比例尺；其中，软磁贴贴附的标识点为编码点(在软件库中存有相应特征形码识别数据，编号从0号到418号)；不干胶纸贴贴附的标识点为非编码点(通过编码点的传递计算三维坐标，编号从1000号开始软件自动随机编排)，用于对所布置点位的坐标识别；所述适配器上面贴附有非编码点，用于准确测量构件端部的直角坐标数据；所述十字尺在两个垂直方向上均匀分布贴附有编码点，用于对被测物的平面坐标进行标定；所述比例尺的两端贴附有编码点(其长度是被标定过、并已经输入软件)，用于在分析图像时建立尺寸标准；
[0007]所述数据采集与传输子系统包括相机、干电池、数据存储卡、数据发射卡、数据接收卡、数据采集用计算机、蓄电池；相机与干电池连接，干电池用于向相机供电，相机用于拍摄钢构件外形几何坐标资料子系统的所有标识点图像数据，完成数据采集；[0008]相机与数据存储卡通过接口a连接，数据存储卡用于存储相机采集的数据；数据存储卡能通过接口a与数据采集用计算机相连，用于数据采集用计算机直接读取图像数据；
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说 明 书
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相机与数据发射卡通过接口b连接，数据接收卡通过接口b与数据采集用计算机相
连接，相机采集到的图像数据通过数据发射卡、数据接收卡传入数据采集用计算机；[0010]数据采集用计算机与蓄电池连接，蓄电池用于向数据采集用计算机供电，数据采集用计算机用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件；[0011]所述数据管理与分析子系统包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机；数据分析用计算机用于接收数据采集用计算机处理后的数据文件，汇总进行管理和分析；其中，前台计算机用于设置在测量现场(上面插有数据接收卡，用于快速收集拍照数据，随时对所采集数据进行有效性验证，快速查验一般性测量指标，形成测量数据的三维局部坐标)，后台计算机用于设置在非测量现场(通过网络或硬盘导入测量的三维局部坐标数据，用于转换局部坐标至整体坐标系统，计算钢构件尺寸的测量结果，形成数字化测量体系)。
[0012]作为进一步的改进，所述数据采集用计算机中内置有智能数据采集模块，智能数据采集模块能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标，进行点-点距离、点面距离、面面距离、圆弧半径等测量值的快速取值；可引用德国Gom公司的TRITOP系统软件实现，也可自己编写，本领域技术人员可根据本实用新型所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本实用新型重点，故不再赘述。
[0013]作为进一步的改进，所述数据分析用计算机的后台计算机中内置有数据管理和分析模块，能根据需要选定拟处理测点数量，转换坐标体系，进行面拟合数理统计，回归形成精确的点-面距离、面-面距离、圆弧半径等测量指标，具备与任意数字化测量系统兼容条件；可采用现有软件，也可自己编写，本领域技术人员可根据本实用新型所述功能，对现有技术手段加以利用以实现相关功能，由于这些内容并非本实用新型重点，故不再赘述。[0014]作为进一步的改进，所述数据发射卡采用无线信号发射卡。[0015]作为进一步的改进，所述数据采集与传输子系统中的干电池，采用1.5V干电池。[0016]作为进一步的改进，所述数据采集与传输子系统中的蓄电池，采用12V蓄电池。[0017]本实用新型的工作原理为：由相机拍摄取得钢构件表面编码点、非编码点、适配器、比例尺和十字尺上所有标识点的图像数据，数据传输给计算机；数据管理软件根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标；分析软件将所需测量量自动回归形成点-面距离、面-面距离或圆弧半径等测量指标。其间，如发现数据异常可对构件进行补拍，不影响已完成合格数据的有效使用。[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0019]本实用新型能够在钢结构制造现场不进行大量吊装操作条件下，实时无接触采集完成焊接制造工序后的钢构件外形尺寸数据，避免人工操作带来的隐患，实现对异型构件的准确测量，方便制造数字化管理，数据采集不受存储容量限制。另外，所布设测点为可重复使用的磁贴材料和一次性不干胶纸贴，测量成本低。附图说明
[0020]图1为本实用新型的组成示意图。[0021]图中的附图标记为：1标识点；2相机；3数据存储卡；4数据发射卡；4’数据接收卡；5
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数据采集用计算机；6数据分析用计算机；7蓄电池；8干电池；9接口a；10接口b；I钢构件外形几何坐标资料子系统；II数据采集与传输子系统；III数据管理与分析子系统。具体实施方式
[0022]下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：[0023]如图1所示的一种钢构件尺寸数字化测量系统，包括钢构件外形几何坐标资料子系统I、数据采集与传输子系统II、数据管理与分析子系统III。
[0024]钢构件外形几何坐标资料子系统I包括可重复使用的软磁贴、一次性不干胶纸贴、永磁角型适配器、比例尺、十字尺，用于提供实物至图像三维坐标系的数据。软磁贴、不干胶纸贴分别用于贴附于待测钢构件实体表面的标识点1，并附置比例尺；其中，软磁贴贴附的标识点1为编码点，即在软件库中存有相应特征形码识别数据，编号从0号到418号，用于对所布置点位的空间坐标计算，不干胶纸贴贴附的标识点1为非编码点，即通过编码点的传递
编号从1000号开始软件自动随机编排，用于对所布置点位的坐标识别。所述计算三维坐标，
适配器用于准确测量构件端部的直角坐标数据；所述十字尺用于快速准确地对被测物的平面坐标进行标定；所述比例尺的两端贴附有编码点，其长度是被标定过、并已经输入软件，用于软件在分析图像时建立尺寸标准。
[0025]数据采集与传输子系统II包括相机2、干电池8、数据存储卡3、数据发射卡4、数据接收卡4’、数据采集用计算机5、蓄电池7；其中，数据发射卡4采用无线信号发射卡，干电池8采用1.5V干电池，蓄电池7采用12V蓄电池。[0026]相机2与干电池8连接，干电池8用于向相机2供电，相机2用于拍摄钢构件外形几何坐标资料子系统I的所有标识点图像数据，完成数据采集。相机2拍摄完成数据的采集，传递给数据采集用计算机5，其数据传输可采用无线传输和直接读卡两种方式：[0027]相机2与数据存储卡3通过接口a9连接，数据存储卡3用于存储相机2采集的数据；数据存储卡3能通过接口a9与数据采集用计算机5相连，用于数据采集用计算机5直接读取图像数据；
[0028]相机2与数据发射卡4通过接口b10连接，数据接收卡4’通过接口b10与数据采集用计算机5相连接，相机2采集到的图像数据通过数据发射卡4、数据接收卡4’传入数据采集用计算机5。
[0029]数据采集用计算机5与蓄电池7连接，蓄电池7用于向数据采集用计算机5供电，数据采集用计算机5用于对接收到的图像数据进行识别，并处理成数字文件。数据采集用计算机5中内置有一套智能数据采集软件，智能数据采集软件能根据比例尺、十字尺和编码点的图像关系确定坐标体系，进而识别非编码点和适配器的三维坐标。[0030]数据管理与分析子系统III包括前台计算机、后台计算机，组成数据分析用计算机6。数据分析用计算机6用于接收数据采集用计算机5处理后的数据文件，汇总进行管理和分析；数据分析用计算机6中内置有数据管理和分析软件，分析软件将所需测量量自动回归形成点-面距离、面-面距离或圆弧半径等测量指标。所述前台计算机用于快速收集现场拍照数据，随时对所采集数据进行有效性验证，快速查验一般性测量指标，形成测量数据的三维局部坐标；所述后台计算机用于将导入的局部坐标数据转换至整体坐标系统，计算钢构件尺寸的测量结果，形成数字化测量体系。
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在钢构件外形几何坐标资料子系统I中，设置了m个标识点1。在数据采集与传输子
系统II中，①包括相机2、数据存储卡3、数据发射卡4、干电池8、接口a 9、接口b 10集成在一起，组成，且①设有n个；数据存储卡3、数据接收卡4’、数据采集用计算机5、蓄电池7、接口a 9、接口b 10集成在一起，组成②，且②设有k个。m、n、k表示数量。[0032]最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。
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说 明 书 附 图
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