钢结构剖面圆度评定辅助测量臂、及其标定和使用方法与流程

技术特征：

1.一种钢结构剖面圆度评定辅助测量臂，其特征在于：仅需下述结构即可满足测量要求：设有刚性直杆(5)和连接头(8)，所述连接头(8)为刚性材料，固定连接于所述刚性直杆(5)的前端，所述刚性直杆(5)的前端部为磁连接部(3)，磁连接部(3)的前端面固定连接有磁性材料(1)，所述磁性材料(1)的外端面主体为一平面，磁性材料(1)的外端面与磁连接部(3)的前端面平齐或凸出于磁连接部(3)的前端面。

2.根据权利要求1所述的钢结构剖面圆度评定辅助测量臂，其特征在于：所述磁性材料(1)的外端面与刚性直杆(5)的夹角为0～180°，典型地为90°、30°或60°。

3.根据权利要求1所述的钢结构剖面圆度评定辅助测量臂，其特征在于：所述磁性材料(1)与所述磁连接部(3)之间通过螺钉(2)和粘合剂连接，所述连接头(8)与所述刚性直杆(5)之间通过螺钉(2)和粘合剂连接。

4.根据权利要求1～3之一所述的钢结构剖面圆度评定辅助测量臂，其特征在于：在所述刚性直杆(5)的一侧可拆卸地固定设有第一反射片(6)和第二反射片(7)，第一反射片(6)和第二反射片(7)的连线与刚性直杆(5)的轴线平行，且第一反射片(6)和第二反射片(7)的连线延长线与所述磁性材料(1)的外端面相交。

5.一种对权利要求4所述的辅助测量臂的标定方法，其特征在于：按照以下的步骤操作即可得到标定的长度值结果：

A、固定一带可导磁材料平面的部件，以可导磁材料平面为标定平面，采用全站仪测量标定平面上的三个以上不位于同一直线上的测量点，确定三维坐标轴的X轴、Y轴、Z轴和坐标原点，利用所测出的测量点坐标拟合出一个拟合平面；

B、将辅助测量臂的磁性材料(1)外端面吸附于标定平面上，测量辅助测量臂上第一反射片(6)和第二反射片(7)所代表点A1和A2的空间坐标，得到过A1和A2的直线，求取直线A1A2与拟合平面交点A0的三维空间坐标，按下式计算d1、d2：

其中，d1、d2分别为直线段A0A1的长度和直线段A1A2的长度，x0、y0、z0分别为点A0在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值，x1、y1、z1分别为点A1在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值，x2、y2、z2分别为点A2在X轴、Y轴、Z轴上的坐标值。

6.根据权利要求5所述的辅助测量臂标定方法，其特征在于：

在步骤A中，以下述步骤最终确定拟合平面的空间参数：

各测点在拟合平面上的投影点坐标为(x_i，y_i，z_i)，

(1).利用最小二乘法或特征值法计算得到拟合平面方程

Ax+By+Cz＝D

拟合平面参数A、B、C、D的初始值为A0、B0、C0、D0；

各测量点的坐标投影到拟合平面上，以公式

得到各测点在拟合平面上的投影点坐标(x，y，z)；

(2).利用计算出的A0、B0、C0、D0值，根据下式计算出每个测量点至拟合平面的距离d_i：

d_i＝|A0·x_i+B0·y_i+C0·z_i-D0|；

(3).利用下式计算距离d_i的标准偏差σ：

其中：字母T表示矩阵转置，n为参与计算的测点数；

(4).当d_i≥2σ时，删除此测点，当d_i<2σ时，此测点保留；

(5).利用所有保留下来的点计算平面参数A、B、C、D的值；

(6).重复第(2)到第(5)步，直到剩下所有测点的d_i都满足d_i<2σ的条件时为止；

(7).利用保留下来的点的数据计算A、B、C、D的值，得到最终的拟合平面。

7.根据权利要求5所述的辅助测量臂标定方法，其特征在于：在步骤B中，反复测量点A1、A2的三维空间坐标，取平均值作为最终A1、A2的三维空间坐标。

8.一种权利要求4所述的辅助测量臂的使用方法，其特征在于：按照下述步骤获得全站仪测量盲区的待测点A0坐标(x₀，y₀，z₀)：

a.选取合适形状的辅助测量臂，使辅助测量臂上的第一反射片(6)和第二反射片(7)位于全站仪可测量位置，将辅助测量臂的磁性材料(1)外端面吸附在待测点A0位置；

b.测量辅助测量臂上第一反射片(6)所代表点A1的三维空间坐标(x₁，y₁，z₁)和第二反射片(7)所代表点A2的三维空间坐标(x₂，y₂，z₂)；

c.以下式计算出A0点的三维空间坐标(x₀，y₀，z₀)：

其中，d1为点A0、A1之间的距离，d2为点A1、A2之间的距离。

9.根据权利要求8所述的辅助测量臂的使用方法，其特征在于：反复测量点A1的三维空间坐标和点A2的三维空间坐标，得到每次测量值计算出的待测点A0的三维空间坐标，计算各次测量计算结果的A0的三维空间坐标平均值，作为A0的三维空间坐标测量计算结果。

10.根据权利要求9所述的辅助测量臂的使用方法，其特征在于：重复测量计算A0的三维空间坐标，得到计算出的待测点A0的三维空间坐标，删除大于两倍标准偏差测量点，将保留的A0点三维空间坐标计算平均值作为A0的三维空间坐标测量计算结果。