随着石油、天然气、市政、船舶、化工建设等多方面迅速发展,大口径管线建设需求日益增加,管网规模也不断扩大。管道组对是管线建设中非常关键的一环,直接影响管线建设的工期和质量。大口径管道组对是施工过程面临的难题,其中的关键问题是弯头角度和位姿的测量、过渡管尺寸测量及指导现场切割的方法。弯头角度和位姿多是采用人工现场拉线测量的方式,很大程度依靠工人的经验技能,易受测量环境的影响,精度不能保证;过渡管的尺寸测量采用人工现场打样的方式,劳动强度大,造成打样材料的浪费,切割出的过渡管不能保证精度要求,存在反复修整或者暴力对口的情况。本文针对上述问题进行研究,提出弯头角度和位姿测量、过渡管尺寸测量及指导现场切割的方法,实现大口径管道现场组对要求。本文主要内容包括:1.分析管道组对任务要求,结合大口径管道施工现场的特点,采用基于全站仪对在位管道进行现场测量,获取测量点坐标数据。制订具体测量方案,基于全站仪测量设备对在位管道上有限测量点完成现场测量。针对现役普通全站仪的数据传输方式,升级为无线通讯,开发蓝牙通讯电路,便于现场测量数据长距离自动传输。2.完成管道组对的总体方案设计。基于全站仪测量的点坐标数据,构造雅可比矩阵,进行迭代计算完成圆柱面拟合,确定在位管道的空间尺寸与位置,计算出中间连接弯头的角度和位姿。根据选定用于组对的弯头的多个参数,确定弯头端面空间位置。建立过渡管坐标系,由已知的管道几何参数计算出过渡管管口分割点对应的母线长度,绘制管口斜切轨迹,指导过渡管切割。3.完成数据处理软件的程序编写,实现管道组对的控制过程。针对管道组对控制的总体方案,制订程序设计流程,基于MFC框架编写数据处理程序,生成安装文件可安装于PC端。细分软件功能,采用模块化设计,实现数据导入与坐标读取功能,圆柱拟合功能,施工要求参数录入功能,过渡管尺寸计算与切割轨迹显示功能,完成管道组对控制的参数计算。4.给定具体的管道施工工况以及施工参数,由计算机编程生成测点坐标的实验数据,基于处理软件对实验数据进行计算,将计算的参数与给定的参数比较分析。搭建现场进行模拟组对,完成组对的现场测量及解算,验证了本方法的有效性。