CN108319742B - 一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，其特征在于在节段钢箱梁上设置若干个拼装标记点，设定其中部分拼装标记点为转换标记点，其它的拼装标记点为校核标记点，根据转换标记点确定节段拼装姿态，并利用校核标记点校核误差。本发明以标记点为拼装基准处理点云数据，可以实现精准、高效的桥梁构件模拟预拼装目的。

Description

一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，属于桥梁结构计算机模拟预拼装中数据处理领域。
背景技术
采用节段拼装施工方法的大型桥梁结构在节段加工制造完成后需进行预拼装，以查验施工现场拼装线形是否平顺和接头对位是否满足精度要求。通过三维激光扫描仪获取节段构件的点云数据并在计算机中模拟预拼装可以较好的替代现场预拼装，实现良好的经济效益和时间效益。但点云数据采用传统的环口拼装精度不够，且效率较低，为了提高拼装精度和拼装效率，需要提出一种适用于桥梁复杂空间结构预拼装的点云数据处理的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，从而可以达到在获取桥梁结构节段点云数据后，准确、快速地对相邻节段进行计算机模拟预拼装的目的。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，其特征在于在节段钢箱梁上设置若干个拼装标记点，设定其中部分拼装标记点为转换标记点，其它的拼装标记点为校核标记点，根据转换标记点确定节段拼装姿态，并利用校核标记点校核误差。
具体地，该方法包括以下步骤：
A、节段钢箱梁两端左右腹板外表面固定四个拼装标记点，初步设定其中三个拼装标记点为转换标记点，另一个拼装标记点为校核标记点；复测四个拼装标记点相对构件端口的坐标，将其转化为拼装标记点在设计坐标系下的绝对坐标；
B、由三维激光扫描仪获得节段钢箱梁点云数据；
C、根据三个转换标记点在设计坐标系下的坐标对节段钢箱梁点云数据进行坐标系转换，获得以转换标记点确定的节段拼装姿态；
D、测量校核标记点与设计坐标的偏差，若偏差小于设定值则采用该组转换标记点为最终转换标记点，若偏差超过设定值，则在四个拼装标记点重新选定三个拼装标记点作为转换标记点，另一个则为新的校核标记点，重复上述步骤C并对新的校核标记点进行校核，直至找出偏差最小的一组转换标记点为最终转换标记点；
E、将最终转换标记点确定的构件姿态作为结构预拼装的基准姿态，分析相邻两个节段钢箱梁模拟预拼装的拼接环口偏差。
该方法基于三维激光扫描点云数据，创造性提出在被扫描构件上设置标记点，以标记点为数字化模拟预拼装基准点的方法，由于拼装标记点的定位直接关系到构件预拼装姿态的准确与否，因此在固定标记点时需要遵循一定的原则并注意做好位置复测。本发明以标记点为拼装基准处理点云数据，可以实现精准、高效的桥梁构件模拟预拼装目的。
附图说明
图1：一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法中拼装标记点位置示意。
具体实施方式
参见图1，一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法标记点固定位置如图所示，对按照设计位置固定完成的标记点进行复测，确定其相对坐标。该方法采用三维激光扫描仪和拼装标记点按如下步骤进行：
1、在待拼接的节段钢箱梁两端左右腹板外表面固定拼装标记点A、B、C和D，初步设定拼装标记点A、B和C为转换标记点，拼装标记点D为校核标记点；复测拼装标记点A、B、C和D相对构件端口的坐标，将其转化为拼装标记点在设计坐标系下的绝对坐标；
2、由三维激光扫描仪获得节段钢箱梁点云数据，扫描过程中可以采取分区域分精度扫描，即对拼装对接区域精细扫描，对非拼装对接区域粗化扫描；
3、根据拼装标记点A、B和C在设计坐标系下的绝对坐标对节段钢箱梁点云数据进行坐标系转换，获得以点A、B和C确定的节段拼装姿态；
4、测量校核标记点D与该点设计坐标的偏差。若偏差小于设定值则采用该组标记点为最终标记点，若偏差较大，则更换一组拼装标记点（如点A、B和D）重复上述步骤3并对校核标记点（点C）进行校核，直至找出偏差最小的一组拼装标记点为最终标记点；
5、将最终标记点确定的构件姿态作为结构预拼装的基准姿态，分析相邻两个构件模拟预拼装的拼接口偏差。
拼装标记点需固定在外表光滑的箱梁腹板，距离构件端口及上缘（或下缘）一定距离。可采用三角钢尺（或游标卡尺、圆规等）定位标记点圆心，然后以该点为圆心、标牌半径为半径做圆，之后将标牌固定到该圆形区域内。优选地，节段钢箱梁两侧分设第一箱梁腹板1和第二箱梁腹板2，第一箱梁腹板1的一端设置拼装标记点A，另一端设置拼装标记点B，第二箱梁腹板2的一端设置拼装标记点C，另一端设置拼装标记点D。
对固定好的标牌圆心需进行复测，获得准确的标记点相对坐标。
三维激光扫描工作完成后，再次对标记点进行复测，确认扫描过程中标记点未发生移位。
传统的模拟预拼装点云数据处理一般采用环口数据为基准的方法，该方法受制于扫描精度和拟合精度的影响而应用范围有限，或者采用计算机中人工动态调整构件姿态的方法，这种方法受人工误差和处理海量点云数据工作的影响而精度和效率较低，本发明的核心为以标记点为拼装基准处理点云数据，可以实现精准、高效的桥梁构件模拟预拼装目的。由于构件形状差异，标记点定位方式亦会发生变化，但以标记点作为预拼装基准的方法均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，其特征在于在节段钢箱梁上设置若干个拼装标记点，设定其中部分拼装标记点为转换标记点，其它的拼装标记点为校核标记点，根据转换标记点确定节段拼装姿态，并利用校核标记点校核误差；该方法包括以下步骤：
A、节段钢箱梁两端左右腹板外表面固定四个拼装标记点，初步设定其中三个拼装标记点为转换标记点，另一个拼装标记点为校核标记点；复测四个拼装标记点相对构件端口的坐标，将其转化为拼装标记点在设计坐标系下的绝对坐标；
B、由三维激光扫描仪获得节段钢箱梁点云数据；
C、根据三个转换标记点在设计坐标系下的坐标对节段钢箱梁点云数据进行坐标系转换，获得以转换标记点确定的节段拼装姿态；
D、测量校核标记点与设计坐标的偏差，若偏差小于设定值则采用该组转换标记点为最终转换标记点，若偏差超过设定值，则在四个拼装标记点重新选定三个拼装标记点作为转换标记点，另一个则为新的校核标记点，重复上述步骤C并对新的校核标记点进行校核，直至找出偏差最小的一组转换标记点为最终转换标记点；
E、将最终转换标记点确定的构件姿态作为结构预拼装的基准姿态，分析相邻两个节段钢箱梁模拟预拼装的拼接环口偏差。
2.如权利要求1所述的一种用于桥梁结构预拼装的点云数据处理方法，其特征在于，步骤B中，扫描过程中采取分区域分精度扫描，对拼装对接区域精细扫描，对非拼装对接区域粗化扫描。
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