1.一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,包括:S1、获取合龙前已安装节段的相关数据;所述已安装节段的相关数据包括:合龙前续节段安装定位数据、合龙口姿态变形数据、环境温度和风力数据、合龙口特征点坐标 S2、在大地坐标系下对合龙段初定位并获取合龙段相关数据;所述合龙段相关数据包括:合龙段特征点坐标、合龙段形心坐标;S3、将所述合龙段的局部棱线空间直线拟合,生成合龙段理论架设姿态特征点坐标矩阵P (0) 以及合龙段理论架设姿态棱线方向向量V (0) ;S4、输入预设数学模型;所述数学模型采用已成合龙口特征点至合龙段端口棱线距离构造目标函数,以合龙段自身姿态处于架设误差范围内设置约束条件;S5、基于内点罚函数法驱动优化所述数学模型,获取合龙段最优安装姿态,确定合龙段各棱线的配切量。
2.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述步骤S4中,预设数学模型:s.t g i (x)≥0,i=1,2,…,m 公式(1)公式(1)中f(x)为目标函数,g i (x)为约束函数,x为决策变量。
3.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述目标函数与合龙段姿态优化参数有关,坐标平移后局部坐标系下合龙段姿态变换方程见公式(9);其中P (0) 为合龙段理论架设姿态特征点坐标矩阵,P (1) 为变换后合龙段特征点坐标矩阵,V (0) 为合龙段理论架设姿态棱线方向向量,V (1) 为变换后合龙段棱线方向向量,H为空间旋转矩阵,T为坐标平移向量,n为维度,n=3,m为特征点数目;所述空间旋转矩阵H表达式为:所述坐标平移向量T表达式为:T=[ΔX,ΔY,ΔZ] T 。
4.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述步骤S3,合龙段的局部棱线空间直线拟合,包括:将直线看作是由两个平面相交的直线,空间直线基于最小二乘法进行拟合,基于最小二乘法正规方程构建求解元素;构造直线射影式方程:其中, P(x 0 ,y 0 ,z 0 )为空间直线上的一点, 为对应角棱线方向向量;构造参数矩阵:A=[a 1 a 2 ] T ,B=[b 1 b 2 ] T 公式(5)其中X、Y、Z为由N个实测点坐标构建的矩阵,N≥3,将所测坐标矩阵代入公式7即可求解空间直线拟合方程,获取合龙段理论架设姿态棱线方向向量V (0) ;A=(ZZ T ) -1 ZX B=(ZZ T ) -1 ZY 公式(7)。
5.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述目标函数为合龙口特征点至合龙段对应棱线距离之和,即目标函数是与姿态参数相关的表达式:minf(ΔX,ΔY,ΔZ,ω X ,ω Y ,ω Z )=∑D i 公式(2)其中:ΔX、ΔY、ΔZ为待平移参数,ω X 、ω Y 、ω Z 为待求旋转参数,D i 为合龙口特征点至合龙段对应棱线距离;所述合龙口特征点至合龙段对应棱线距离D i 表达式为:其中: —合龙口特征点坐标矩阵; —合龙段棱线上一点; —合龙段棱线方向向量;所述距离D i 关于优化参数的显示表达式为:其中, 其中:ΔX、ΔY、ΔZ为待平移参数;ω X 、ω Y 、ω Z 为待求旋转参数;(x 0i ,y 0i ,z 0i )为合龙段棱线上一点坐标;(x fi ,y fi ,z fi )合龙口特征点坐标;(m i ,n i ,p i )为合龙段棱线方向向量。
6.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述步骤S4中,所述约束条件为姿态优化过程中表征合龙段架设 偏差的函数定义:G=g i (x)约束函数与 当前坐标、基于旋转参数构建的旋转矩阵H、基于平移参数构建的平移向量T相关;即所述约束条件表达式为:当坐标系原点移动至 点后约束函数可简化为:G=T。
7.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述步骤S5中,基于内点罚函数法优化所述数学模型,包括:构建数学模型优化函数:S={x|g i (x)≥0,i=1,2,...,m}其中F(x,r k )优化函数,f(x)是目标函数,B(x)是障碍函数,g i (x)是约束函数,S为可行域;所述障碍函数B(x)与约束函数相关,采用其倒数或对数两种形式;倒数形式: 对数形式
8.如权利要求1所述的一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法,其特征在于,所述步骤S5中,确定合龙段各棱线的配切量,包括:所述合龙段各角切割量为角棱线起点P (1) 至垂足点P (p) 距离,所述合龙段端口四角切割点连线即可确定各边的切割轨迹;所述合龙口特征点 至合龙段角棱线垂足点P (p) (x p ,y p ,z p )坐标求解公式如下:其中:P (1) (x 1 ,y 1 ,z 1 )为合龙段姿态优化后角棱线上的起点, 为对应角棱线方向向量。