工程中光滑铰链约束应用广泛，形式多样，常见的主要有以下三种类型：固定铰链支座约束、可动铰链支座约束、中间铰链约束。约束反力的作用线不能预先定出，但约束反力垂直于轴线并通过铰链中心。实例：在桥梁、屋架等结构中经常采用可动铰链支座约束，如图2-22 所示。若相连接的两个构件均不固定，则称为中间铰链。......
2025-09-29
如何提高大型圆截面测量精确度：半径约束的应用实例分析
【摘要】：点分布及最终不确定度如图5所示，可以看出半径的不确定度极大，这是影响大型圆截面的精度的最大因素。因为4个平面是较好恢复的，而大型圆截面由于只能采集到部分弧长上的坐标信息，根据第2节的结论，不确定度将显著增加。在用户只关心一个方向的测量结果时，可利用该方法将关心方向的不确定度减少到最低。图6表明，加入半径约束后的最终圆心不确定度减少，极大提高了测量精度和鲁棒性。
以盾构隧道构件为实验对象进行实际测量实验。大型隧道构件有着严格要求，几何尺寸和形状误差的质量检验是制造厂家的质量管理程序中重要的一环。随着山洞、地铁、越海等隧道的大力发展，隧道的长度越来越长，经常达到十几公里，相应要求隧道直径和构件外形尺寸越来越大，制造和配合精度越来越高，因此对测量的准确度要求更高。
实验用到的隧道构件弧长约5m，宽约2m。以FARO激光跟踪仪作为实验设备进行坐标测量。利用点云拟合型面，通过分析运算得到尺寸信息。
测量点需要配准到CAD坐标系下。将CAD坐标系定义在xy平面，z平面为圆柱体轴线，仍将圆投影在xy平面上。点分布及最终不确定度如图5所示，可以看出半径的不确定度极大，这是影响大型圆截面的精度的最大因素。因为4个平面是较好恢复的，而大型圆截面由于只能采集到部分弧长上的坐标信息，根据第2节的结论，不确定度将显著增加。另外，x向的不确定度显著小于y轴。在用户只关心一个方向的测量结果时，可利用该方法将关心方向的不确定度减少到最低。在最小二乘法中加入了半径约束，加入半径约束后的圆心不确定度如图6所示。
图6表明，加入半径约束后的最终圆心不确定度减少，极大提高了测量精度和鲁棒性。通过点云表示法可有效帮助用户理解测量结果。(https://www.chuimin.cn)
图5 隧道构件圆心拟合不确定度 Fig.5 Uncertainty of tunnel structure circle center
图6 加入半径约束后的圆心拟合不确定度 Fig.6 Uncertainty of circle center with radius constraint
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