[发明专利]一种群孔群锚对中及误差理论分析方法

说明书

一种群孔群锚对中及误差理论分析方法，包括以下步骤：步骤一、构建基于设计模型的虚拟加工模型；步骤二、分析最不利状态模型；步骤三、分析设计阶段及加工阶段锚孔模型关键特征状态；步骤四、分析设计阶段及加工阶段锚杆模型关键特征状态；步骤五、对锚孔套穿锚杆成败进行分析；步骤六、分析锚孔套穿锚杆的最佳理想状态：基于基线、角点或者形心评判模型物件是否到达了设计位置，该设计位置即为最佳理想状态。本发明可应用于制造业及工程行业在构件加工匹配方面，若在设计阶段应用，可以确定多个构件预留的对接方式、位置及尺寸大小，若在制造阶段应用，可以验证实体构件误差是否满足要求、并检查及进行碰撞分析，具有操作方便、效率高、误差小的优点。

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体属于一种群孔群锚对中及误差理论分析方法。

背景技术

大型钢塔节段首段制造、安装涉及多孔最为顺利套穿过锚杆，而后再次精确调整。因此研究内容包括四个方面：制造完成钢塔节段特征点状态、锚杆埋设完成特征点的状态、多孔最为顺利穿过的节段特征点的状态、节段穿过锚杆后精确就位的特征点状态。这些特征点的状态是在基于基准坐标系下表示的，然而在进行问题分析时，往往需要建立一些局部坐标系来表示特征点状态，因此涉及将局部坐标系的特征点状态转换为基准坐标系下状态的问题。

目前在桥梁工程中，通常的设计施工方法是通过控制钢结构各工序的加工误差、扩大套孔直径的经验方法，未形成一套自身的理论，也没有具体的研究成果。为了解决该问题，本项目将借助于其他学科理论来进行研究。由于钢塔锚杆安装、首段承压板板孔套穿的施工工序，类似于机械零件装配过程，因此利用机械工程领域目前的理论方法和研究成果是为较好的方法。实现承压板群孔与群锚杆顺利套穿、首段钢塔的精确就位，需建立基础至锚杆施工、带承压板的首段钢塔制造各工序间的误差传递模型；需要弄清带群孔承压板钢塔首段与基座之间精确就位的理想状态及群孔与群杆最为顺利的套穿，其实质是相应的驱动对象最优的接近目标，是最优求解问题。

误差传递模型分为多体系统理论法、坐标变换法、矢量法、空间状态法等。基于多体系统理论误差模型是将研究对象抽象为一个多体系统。采用低序体阵列表达多体系统的拓扑结构，并构建特征矩阵以描述多体系统中间体的位姿。坐标变换法是指用4x4的矩阵表示零件与装配体在坐标系中位置坐标和姿态方位的变换。矢量法利用局部坐标系下的移动误差(△x，△y，△z)和绕各坐标轴的转动误差(δx，δy，δz)表示各组件的位姿误差，并采用矩阵微分法推导位姿误差模型。

Mantipragada等采用基于控制论的状态空间模型，分析多工序制造系统的误差传递和累积，利用输出量具有可控性的特征评价产品结构设计。Huang将状态空间法应用于多工序加工制造过程，根据具体产品模型开展误差分析，提出多工序加工制造过程中零件尺寸误差传递和累积的建模方法。Zhou采用矢量表示零件误差，构建多工序加工状态空间模型，采用多工序加工过程的状态变换定量表示误差的传递和累积过程。Chen等等将多体系统理论应用于机械零件加工机床运动学模型中，结合齐次坐标变换，建立基于几何误差的机床综合误差模型。

黄家贤等提出一种误差传递方法，将具有精度要求的机构系统视为一个由构件组成的有机联系整体，将误差源视为构件本身所在坐标系产生微小的转动或移动，应用空间坐标变换原理建立机械系统的精度模型。余治民等结合多体运动学原理和坐标变换方法，建立机械零件误差和机床加工精度之间的联系。何博侠等根据机械装配过程中误差的传递、累积现象，以零件特征面为对象，研究零件的位置信息和质量信息，建立零件的误差模型。应杨剑、苗瑞等运用位姿变换方法和矩阵理论，在定义零件坐标系、夹具坐标系、机床坐标系的基础上，得到各坐标系之间的转换方程。在此基础上建立多工位制造系统中产品尺寸误差传递的线性状态空间模型。徐卫良在分析机械手各部件误差源的基础上，合成各误差源微小位移矢量，建立机械手末端误差函数模型。徐旭松等采用齐次坐标变换表示工艺系统各组成部件的空间位姿，建立几何误差累积模型。

从以上可见在机械工程产品领域，学者们提出了不同的误差传递模型，但对于钢结构件产品制造、安装目前还未有相应理论的分析方法，也未见这方面的研究成果，因此有待进一步完善。