一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法

摘要

本发明公开了一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法，该方法具体包括下述步骤：步骤一：通过摄像头实时获取建筑钢结构节点相关的影像信息，并将影像信息传输至识别单元；步骤二：数据库内存储有建筑钢焊接球节点和螺栓球节点相关的记录信息，受力分析单元从数据库内获取记录信息，并将其与影像信息一同进行受力分析操作，得到焊接位置数据和螺栓位置数据，本发明通过受力分析单元的设置，对采集的相关数据进行影像分析，从而计算出影像值与记录值之间的比值，计算判定单元依据比值进行数据计算，从而依据外形变化，判定受力范围，增加数据分析的准确性，增加数据的说服力度，节省时间，提高工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及承载力监测技术领域，具体为一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法。

背景技术

焊接空心球节点是由两个热冲压钢半球加肋或不加肋焊接成空心球的连接节点，螺栓球多数都是用于网架结构,主要结构特点就是：一个球上开多个有内丝的孔，用来连接多个杆件于一点。

目前在建筑钢结构中的焊接球节点和螺栓球节点人们只是简单的使用它，通过人为进行受力判断，无法通过具体的数据进行受力检验，造成焊接球节点和螺栓球节点的损坏，存在安全隐患，为此，我们提出一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法，通过识别单元的设置，对摄像头获取的影像进行识别，从而快速识别出对一个的焊接球节点和螺栓球节点的位置，采集单元依据位置进行影像扫描采集数据，节省数据识别和采集所消耗的时间，提高工作效率，通过受力分析单元的设置，对采集的相关数据进行影像分析，从而计算出影像值与记录值之间的比值，计算判定单元依据比值进行数据计算，从而依据外形变化，判定受力范围，增加数据分析的准确性，增加数据的说服力度，节省时间，提高工作效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法，该方法具体包括下述步骤：

步骤一：通过摄像头实时获取建筑钢结构节点相关的影像信息，并将影像信息传输至识别单元；

步骤二：数据库内存储有建筑钢焊接球节点和螺栓球节点相关的记录信息，受力分析单元从数据库内获取记录信息，并将其与影像信息一同进行受力分析操作，得到焊接位置数据和螺栓位置数据，并将其传输至采集单元；

步骤三：采集单元依据的焊接位置数据和螺栓位置数据对焊接球节点和螺栓球节点进行节点影像信息采集，并将节点影像信息传输至受力分析单元，节点影像信息具体通过三维扫描进行影像获取；

步骤四：数据库内还存储有节点规格信息，受力分析单元从数据库内获取节点规格信息，并将其与节点影像信息进行受力分析操作，得到节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值，并将其传输至计算判定单元；

步骤五：通过计算判定单元对节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值进行计算判定操作，得到焊接球形变差值和螺栓球形变差值，并将其传输至智能设备；

步骤六：通过智能设备显示焊接球形变差值和螺栓球形变差值。

作为本发明的进一步改进方案：受力分析操作的具体操作过程为：

K1：获取记录信息，将其内焊接球节点的影像标定为焊接图像数据，并将焊接图像数据标记为HJi，i＝1,2,3......n1，将其内螺栓球节点的影像标定为螺栓图像数据，并将螺栓图像数据标记为LSi，i＝1,2,3......n1；

K2：获取影像信息，并将其与焊接图像数据进行匹配，当焊接图像数据与影像信息中的匹配结果一致时，则判定该影像信息中存在焊接球节点，并将该焊接球节点在影像信息中的位置进行标定，并将该该焊接球节点在影像信息中的位置标定为焊接位置数据，当焊接图像数据与影像信息中的匹配结果不一致时，则判定该影像信息中不存在焊接球节点，不进行焊接球节点位置的标定；

K3：获取影像信息，并将其与螺栓图像数据进行匹配，当螺栓图像数据与影像信息中的匹配结果一致时，则判定该影像信息中存在螺栓球节点，并将该螺栓球节点在影像信息中的位置进行标定，将该螺栓球节点在影像信息中的位置标定为螺栓位置数据，当螺栓图像数据与影像信息中的匹配结果不一致时，则判定该影像信息中不存在螺栓球节点，不进行螺栓球节点位置的标定。

作为本发明的进一步改进方案：受力分析操作的具体操作过程为：

H1：获取节点影像信息，将其内焊接球节点的影像标定为焊接球影像，将其内螺栓球节点的影像标定为螺栓球影像，将其内焊接球和螺栓球收到的作用力分别标定为焊接受力值和螺栓受力值；

H2：建立一个虚拟空间直角坐标系，分别提取焊接球影像和螺栓球影像，并将其通过3D扫描成像技术在虚拟空间直角坐标系中进行成像，将焊接球影像的每个点进行坐标标记，在焊接球影像上连接多条直线，并获取对应直线经过的两个焊接球影像的外部边缘点的坐标，即直线与外部侧壁的交叉点，将对应两个交叉点的坐标分别标记Ai(Xa，Ya，Za)和Bi(Xb，Yb，Zb)，a＝1,2,3......n2，b＝1,2,3......n3，将两个坐标点先带入到第一差值计算式：

H3：提取上述H2中的若干个距离值，将其按照从大到小的顺序进行排序，选取出排序第一的距离值，并将其标定为焊接球外直径数值，提取出外直径对应的两个交叉点，将焊接球外直径数值除以二，从而得出焊接球外半径数值，将焊接球半径数值带入到第一差值计算式和第二差值计算式，从而计算出焊接球半径数值对应的坐标点，将该点标记为焊接球圆心坐标；

H4：提取焊接球圆心坐标，并以焊接球圆心为端点，以X轴为平行线，设定一条直线，选取出该直线与焊接球内壁的相交点，依据上述H2中的第一差值计算式和第二差值计算式，计算出焊接球内半径数值，将焊接球内半径数值乘以2得到焊接球内直径数值，将其与焊接球外直径数值进行壁厚差值计算，从而得到焊接球壁厚数值，其中，壁厚差值计算式为：焊接球壁厚数值＝(焊接球外径数据-焊接球内径数据)/2；

H5：依据上述H2-H4中焊接球外直径数值、焊接球内直径数值和焊接球壁厚数值的计算方式，计算出螺栓球的螺栓球外直径数值、螺栓球内直径数值和螺栓球壁厚数值；

H6：获取节点规格信息，将其内记录的焊接球和螺栓球的外直径和内直径分别标定为记录焊接球外直径、记录焊接球内直径、记录螺栓球外直径和记录螺栓球内直径；

H7：依据记录焊接球外直径和记录焊接球内直径，计算出记录焊接球壁厚，依据记录螺栓球外直径和记录螺栓球内直径，计算出记录螺栓球壁厚；

H8：将记录焊接球外直径、记录焊接球内直径、记录螺栓球外直径、记录螺栓球内直径、记录焊接球壁厚和记录螺栓球壁厚分别与对应的焊接球外直径数值、焊接球内直径数值、螺栓球外直径数值、螺栓球内直径数值、焊接球壁厚数值和螺栓球壁厚数值进行比值计算，从而得出焊接球内直径比值、焊接球外直径比值、螺栓球内直径比值、螺栓球外直径比值、焊接球壁厚比值和螺栓球壁厚比值，将其依次相加，从而得到总比值，并将总比值除以六，从而计算出比值的平均值，即比值均值。

作为本发明的进一步改进方案：计算判定操作的具体操作过程为：

G1：获取焊接球影像和螺栓球影像，并将其分别标记为JQv和SQv，v＝1,2,3......n4，获取焊接受力值和螺栓受力值，将其分别标记为JSv和SSv，v＝1,2,3......n4；

G2：将焊接球影像和螺栓球影像在虚拟空间直角坐标系中进行标记，将焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标在虚拟空间直角坐标系中进行标记，且焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标分别与对应的焊接球影像和螺栓球影像的圆心重合；

G3：以焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标为中点绘制若干条直线，且直线的两端分别与对应的焊接球内壁和螺栓球内壁相交，获取对应的实时交点坐标，依据实时交点坐标分别对焊接球影像和螺栓球影像进行数据计算，具体步骤为G4；

G4：提取经过焊接球圆心坐标的直线与焊接球内壁的实时交点坐标，将两个对应的坐标分别标记为SA1(X1，Y1，Z1)和SA2(X2，Y2，Z2)，并将SA1和SA2带入到计算式：

G5：提取焊接球形变距离和螺栓球形变距离分别与比值均值带入到计算式：焊接球改变值＝焊接球形变距离*比值均值，螺栓球改变值＝螺栓球形变距离*比值均值，从而计算出螺栓球改变值和焊接球改变值；

G6：提取节点规格信息，将其内的记录焊接球内直径和记录螺栓球内直径分别与焊接球改变值和螺栓球改变值进行形变差值计算，从而得出对应的焊接球形变差值和螺栓球形变差值；

G7：设定一个焊接球形变差值的预设值，将其标定为M1，设定一个螺栓球形变差值的预设值，将其标定为M2，并将其与焊接球形变差值和螺栓球形变差值进行比对，具体为：

对于焊接球

E1：当HC＞M1时，则判定形变严重，焊接球无法继续使用；

E2：当HC＝M1时，则判定发生形变危险，焊接球需要更换；

E3：当HC＜M1时，则判定发生形变正常，焊接球正常使用；

对于螺栓球

F1：当LC＞M2时，则判定形变严重，螺栓球无法继续使用；

F2：当LC＝M2时，则判定发生形变危险，螺栓球需要更换；

F3：当LC＜M2时，则判定发生形变正常，螺栓球正常使用；

其中，HC表示为焊接受力值，LC表示为螺栓受力值；

G8：选取出当HC＝M1以及LC＝M2时焊接球和螺栓球对应的焊接受力值和螺栓受力值，将其分别标定为焊接临界值和螺栓临界值，依据焊接受力值和螺栓受力值和M1和M2来判定焊接球节点和螺栓球节点的受力范围。

作为本发明的进一步改进方案：智能设备具体为一种平板电脑。

本发明的有益效果：

(1)通过摄像头实时获取建筑钢结构节点相关的影像信息，并将影像信息传输至识别单元；数据库内存储有建筑钢焊接球节点和螺栓球节点相关的记录信息，受力分析单元从数据库内获取记录信息，并将其与影像信息一同进行受力分析操作，得到焊接位置数据和螺栓位置数据，并将其传输至采集单元；采集单元依据的焊接位置数据和螺栓位置数据对焊接球节点和螺栓球节点进行节点影像信息采集，通过识别单元的设置，对摄像头获取的影像进行识别，从而快速识别出对一个的焊接球节点和螺栓球节点的位置，采集单元依据位置进行影像扫描采集数据，节省数据识别和采集所消耗的时间，提高工作效率；

(2)通过受力分析单元从数据库内获取节点规格信息，并将其与节点影像信息进行受力分析操作，得到节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值，并将其传输至计算判定单元；通过计算判定单元对节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值进行计算判定操作，得到焊接球形变差值和螺栓球形变差值，并将其传输至智能设备；通过智能设备显示焊接球形变差值和螺栓球形变差值；通过受力分析单元的设置，对采集的相关数据进行影像分析，从而计算出影像值与记录值之间的比值，计算判定单元依据比值进行数据计算，从而依据外形变化，判定受力范围，增加数据分析的准确性，增加数据的说服力度，节省时间，提高工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框架连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种钢结构焊接球节点和螺栓球节点的承载力检验方法，其特征在于，该方法具体包括下述步骤：

步骤一：通过摄像头实时获取建筑钢结构节点相关的影像信息，并将影像信息传输至识别单元；

步骤二：数据库内存储有建筑钢焊接球节点和螺栓球节点相关的记录信息，受力分析单元从数据库内获取记录信息，并将其与影像信息一同进行受力分析操作，受力分析操作的具体操作过程为：

K1：获取记录信息，将其内焊接球节点的影像标定为焊接图像数据，并将焊接图像数据标记为HJi，i＝1,2,3......n1，将其内螺栓球节点的影像标定为螺栓图像数据，并将螺栓图像数据标记为LSi，i＝1,2,3......n1；

K2：获取影像信息，并将其与焊接图像数据进行匹配，当焊接图像数据与影像信息中的匹配结果一致时，则判定该影像信息中存在焊接球节点，并将该焊接球节点在影像信息中的位置进行标定，并将该该焊接球节点在影像信息中的位置标定为焊接位置数据，当焊接图像数据与影像信息中的匹配结果不一致时，则判定该影像信息中不存在焊接球节点，不进行焊接球节点位置的标定；

K3：获取影像信息，并将其与螺栓图像数据进行匹配，当螺栓图像数据与影像信息中的匹配结果一致时，则判定该影像信息中存在螺栓球节点，并将该螺栓球节点在影像信息中的位置进行标定，将该螺栓球节点在影像信息中的位置标定为螺栓位置数据，当螺栓图像数据与影像信息中的匹配结果不一致时，则判定该影像信息中不存在螺栓球节点，不进行螺栓球节点位置的标定；

K4：提取上述K2和K3中的焊接位置数据和螺栓位置数据，并将其传输至采集单元；

步骤三：采集单元依据的焊接位置数据和螺栓位置数据对焊接球节点和螺栓球节点进行节点影像信息采集，并将节点影像信息传输至受力分析单元，节点影像信息具体通过三维扫描进行影像获取；

步骤四：数据库内还存储有节点规格信息，受力分析单元从数据库内获取节点规格信息，并将其与节点影像信息进行受力分析操作，受力分析操作的具体操作过程为：

H1：获取节点影像信息，将其内焊接球节点的影像标定为焊接球影像，将其内螺栓球节点的影像标定为螺栓球影像，将其内焊接球和螺栓球收到的作用力分别标定为焊接受力值和螺栓受力值；

H2：建立一个虚拟空间直角坐标系，分别提取焊接球影像和螺栓球影像，并将其通过3D扫描成像技术在虚拟空间直角坐标系中进行成像，将焊接球影像的每个点进行坐标标记，在焊接球影像上连接多条直线，并获取对应直线经过的两个焊接球影像的外部边缘点的坐标，即直线与外部侧壁的交叉点，将对应两个交叉点的坐标分别标记Ai(Xa，Ya，Za)和Bi(Xb，Yb，Zb)，a＝1,2,3......n2，b＝1,2,3......n3，将两个坐标点先带入到第一差值计算式：

H3：提取上述H2中的若干个距离值，将其按照从大到小的顺序进行排序，选取出排序第一的距离值，并将其标定为焊接球外直径数值，提取出外直径对应的两个交叉点，将焊接球外直径数值除以二，从而得出焊接球外半径数值，将焊接球半径数值带入到第一差值计算式和第二差值计算式，从而计算出焊接球半径数值对应的坐标点，将该点标记为焊接球圆心坐标；

H4：提取焊接球圆心坐标，并以焊接球圆心为端点，以X轴为平行线，设定一条直线，选取出该直线与焊接球内壁的相交点，依据上述H2中的第一差值计算式和第二差值计算式，计算出焊接球内半径数值，将焊接球内半径数值乘以2得到焊接球内直径数值，将其与焊接球外直径数值进行壁厚差值计算，从而得到焊接球壁厚数值，其中，壁厚差值计算式为：焊接球壁厚数值＝(焊接球外径数据-焊接球内径数据)/2；

H5：依据上述H2-H4中焊接球外直径数值、焊接球内直径数值和焊接球壁厚数值的计算方式，计算出螺栓球的螺栓球外直径数值、螺栓球内直径数值和螺栓球壁厚数值；

H6：获取节点规格信息，将其内记录的焊接球和螺栓球的外直径和内直径分别标定为记录焊接球外直径、记录焊接球内直径、记录螺栓球外直径和记录螺栓球内直径；

H7：依据记录焊接球外直径和记录焊接球内直径，计算出记录焊接球壁厚，依据记录螺栓球外直径和记录螺栓球内直径，计算出记录螺栓球壁厚；

H8：将记录焊接球外直径、记录焊接球内直径、记录螺栓球外直径、记录螺栓球内直径、记录焊接球壁厚和记录螺栓球壁厚分别与对应的焊接球外直径数值、焊接球内直径数值、螺栓球外直径数值、螺栓球内直径数值、焊接球壁厚数值和螺栓球壁厚数值进行比值计算，从而得出焊接球内直径比值、焊接球外直径比值、螺栓球内直径比值、螺栓球外直径比值、焊接球壁厚比值和螺栓球壁厚比值，将其依次相加，从而得到总比值，并将总比值除以六，从而计算出比值的平均值，即比值均值；

H9：将节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值传输至计算判定单元；

步骤五：通过计算判定单元对节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值进行计算判定操作，计算判定操作的具体操作过程为：

G1：获取焊接球影像和螺栓球影像，并将其分别标记为JQv和SQv，v＝1,2,3......n4，获取焊接受力值和螺栓受力值，将其分别标记为JSv和SSv，v＝1,2,3......n4；

G2：将焊接球影像和螺栓球影像在虚拟空间直角坐标系中进行标记，将焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标在虚拟空间直角坐标系中进行标记，且焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标分别与对应的焊接球影像和螺栓球影像的圆心重合；

G3：以焊接球圆心坐标和螺栓球圆心坐标为中点绘制若干条直线，且直线的两端分别与对应的焊接球内壁和螺栓球内壁相交，获取对应的实时交点坐标，依据实时交点坐标分别对焊接球影像和螺栓球影像进行数据计算，具体步骤为G4；

G4：提取经过焊接球圆心坐标的直线与焊接球内壁的实时交点坐标，将两个对应的坐标分别标记为SA1(X1，Y1，Z1)和SA2(X2，Y2，Z2)，并将SA1和SA2带入到计算式：

G5：提取焊接球形变距离和螺栓球形变距离分别与比值均值带入到计算式：焊接球改变值＝焊接球形变距离*比值均值，螺栓球改变值＝螺栓球形变距离*比值均值，从而计算出螺栓球改变值和焊接球改变值；

G6：提取节点规格信息，将其内的记录焊接球内直径和记录螺栓球内直径分别与焊接球改变值和螺栓球改变值进行形变差值计算，从而得出对应的焊接球形变差值和螺栓球形变差值；

G7：设定一个焊接球形变差值的预设值，将其标定为M1，设定一个螺栓球形变差值的预设值，将其标定为M2，并将其与焊接球形变差值和螺栓球形变差值进行比对，具体为：

对于焊接球

E1：当HC＞M1时，则判定形变严重，焊接球无法继续使用；

E2：当HC＝M1时，则判定发生形变危险，焊接球需要更换；

E3：当HC＜M1时，则判定发生形变正常，焊接球正常使用；

对于螺栓球

F1：当LC＞M2时，则判定形变严重，螺栓球无法继续使用；

F2：当LC＝M2时，则判定发生形变危险，螺栓球需要更换；

F3：当LC＜M2时，则判定发生形变正常，螺栓球正常使用；

其中，HC表示为焊接受力值，LC表示为螺栓受力值；

G8：选取出当HC＝M1以及LC＝M2时焊接球和螺栓球对应的焊接受力值和螺栓受力值，将其分别标定为焊接临界值和螺栓临界值，依据焊接受力值和螺栓受力值和M1和M2来判定焊接球节点和螺栓球节点的受力范围，并将其传输至智能设备；

步骤六：通过智能设备显示焊接球形变差值和螺栓球形变差值。

本发明在工作时，通过摄像头实时获取建筑钢结构节点相关的影像信息，并将影像信息传输至识别单元；数据库内存储有建筑钢焊接球节点和螺栓球节点相关的记录信息，受力分析单元从数据库内获取记录信息，并将其与影像信息一同进行受力分析操作，得到焊接位置数据和螺栓位置数据，并将其传输至采集单元；采集单元依据的焊接位置数据和螺栓位置数据对焊接球节点和螺栓球节点进行节点影像信息采集，并将节点影像信息传输至受力分析单元，节点影像信息具体通过三维扫描进行影像获取；数据库内还存储有节点规格信息，受力分析单元从数据库内获取节点规格信息，并将其与节点影像信息进行受力分析操作，得到节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值，并将其传输至计算判定单元；通过计算判定单元对节点规格信息、比值均值、焊接球圆心坐标、螺栓球圆心坐标、焊接球影像、螺栓球影像、焊接受力值和螺栓受力值进行计算判定操作，得到焊接球形变差值和螺栓球形变差值，并将其传输至智能设备；通过智能设备显示焊接球形变差值和螺栓球形变差值。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。