CN110095112A - 一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法 - Google Patents

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单意志
秦亚林
余世安
钱伏华
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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Abstract

本发明涉及一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，设立三个以上测量标靶；架设扫描仪，对预制构件进行扫描，读出扫描仪数据，对预制构件特征点进行拟合，计算出特征点的理论坐标，将理论坐标和特征点进行匹配，得出预制构件的空间立体，同理论位置进行比较，得出预制构件的偏差。本发明解决了车间预制立体复杂预制构件质量检查难题，采用之后，不仅可以得到准确的检查结果，从而为现场安装的实际位置的调整提供依据，而且架站灵活、测量方便，不占用其它施工工序的空间，有助于满足施工进度优化的需要。

Description

一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法
技术领域
本发明涉及一种车间预制钢构件的检查方法，尤其是一种复杂立体结构状态的车间预制钢构件检查方法，同时还涉及任意测站测设的定位检查，属于土建施工技术领域。
背景技术
含有复杂立体结构状态预制钢构件的检查难度大，例如浙江佛学院二期(弥勒圣坛)工程，须弥山倒锥柱天宫，是由8根斜立柱组成，通过圆心立面向外倾斜6.4°,结构柱分四段,每段通过两个平台的环向和纵横支腿拼接成整体,第一段长度10306，底标高2.850m,里侧直径为852，第二段长度12000，第三段长度12000、第四段长度12000，预制构件为斜柱，拼装后平台是一个平面，车间预制时，预制构件各联接支腿与立柱之间不成正交，不能直观检查对接位置的质量情况，预制构件位置检查是一个难点，需要通过检查验证其准确预制位置，才能出厂交付。长期以来，检查采用架设全站仪和根据理论值事先计算位置，设置测量基准，计算工作大，而且费工费时，假定值与现场实际情况有偏差，使检查精度和进度均受到影响。
如何有效利用工作空间、不受施工进度影响、保证其它工序可以平行进展，准确高效完成预制构件位置检查成为工程中的一道难题。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的缺点，提出一种基于三维扫描仪技术的预制构件位置检查方法，使用扫描测量，检查安全性高、检查灵活、测量方便。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，包括以下步骤：
第一步、摆放——预制钢构件平放于车间地面上；
第二步、标靶——根据构件摆放区域，设置不少于三个标靶点，标靶位置形成三角形；
第三步、扫描——使用扫描仪扫描所述预制钢构件，得到各预制构件的扫描图像；
第四步、读取——通过图像处理，拟合各预制构件的特征点；
第五步、计算——计算各特征点的理论坐标；
第六步、匹配——将预制构件通过特征点理论坐标进行匹配，得到空间立体结构；
第七步、清理——删除多余介质，保留需要的部分，输出DXF文件；
第八步、组合——将其余柱子按同样方法匹配后,统一组合一个组合图,输入设计的CAD图；
第九步、比较——匹配后构件与设计图进行比较，得到偏差值。
进一步的，所述定位检查方法的基准采用自由坐标系统。
进一步的，预制构件可以任意摆放。
进一步的，特征点的位置根据扫描结果确定。
进一步的，匹配由输入特征点的理论坐标文本文件，由扫描处理软件进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在实施的过程中，可任意的将扫描仪架设在合适的位置，对所需的检查部位进行扫描仪。对于结构较大或不能一次扫描到位的位置，分别架设多站，设置不少于三个标靶作为拼接基准，作为控制基准点并不需测量出标靶的坐标，就可以准确的检查出预制构件的对接位置偏差值，从而为预制构件预制、安装、验收提供依据。
本发明解决了预制构件复杂立体空间结构位置、特别是预制构件量特别大时的位置检查难题，而且对于预制构件的检查，安全性大大提高、检查灵活、效果显著、测量明显方便很多，结果有助于满足现场施工的质量控制需要。
附图说明
图1是预制构件车间摆放及扫描示意图。
图2是预制构件结构平面示意图。
图3是预制构件结构立体示意图。
图4是预制构件结构断面示意图。
图5是预制构件扫描后特征点设置示意图
图6匹配柱子立体结构示意图
图7组合后平面状态示意图。
图中：1-扫描仪，2-检测构件，3-扫描仪标靶。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，包括以下步骤：
第一步、摆放——预制钢构件平放于车间地面上；
第二步、标靶——根据构件摆放区域，设置不少于三个标靶点，标靶位置形成三角形；
第三步、扫描——使用扫描仪扫描所述预制钢构件，得到各预制构件的扫描图像；
第四步、读取——通过图像处理，拟合各预制构件的特征点；
第五步、计算——计算各特征点的理论坐标；
第六步、匹配——将预制构件通过特征点理论坐标进行匹配，得到空间立体结构；
第七步、清理——删除多余介质，保留需要的部分，输出DXF文件；
第八步、组合——将其余柱子按同样方法匹配后,统一组合一个组合图,输入设计的CAD图；
第九步、比较——匹配后构件与设计图进行比较，得到偏差值。
实施例一
本实施例以浙江佛学院二期(弥勒圣坛)工程，须弥山倒锥柱天宫第一段，由8根斜立柱组成，通过圆心立面向外倾斜6.4°,通过两个平台的环向和纵横支腿拼接成整体,长度10306，底标高2.850m,设圆心坐标为(0，0)。
应用扫描仪检查方法参见图1至图7，包括以下步骤：
第一步、摆放——预制钢构件平放于车间地面上；
第二步、标靶——根据构件摆放区域，设置不少于三个标靶点，标靶位置形成三角形；
第三步、扫描——使用扫描仪扫描所述预制钢构件，得到各预制构件的扫描图像；
第四步、读取——通过图像处理，拟合各预制构件四个角点的特征点；
第五步、计算——计算各特征点的理论坐标；以方位22.5°柱子为例,底口半径为851/2＝426,则柱侧面中心坐标:
X＝0.426×cos22.5＝0.394m；
Y＝0.426×sin22.5＝0.163m；
柱宽300mm,拟合特征点位于边缘4mm,则:
X22.5-1＝0.394+(0.3/2-.004)×cos(22.5+90)＝0.338m
Y22.5-1＝0.163+(0.3/2-.004)×sin(22.5+90)＝0.298m
同理:
X22.5-2＝0.394+(0.3/2-.004)×cos(22.5-90)＝0.450m
Y22.5-2＝0.163+(0.3/2-.004)×sin(22.5-90)＝0.028m
高程2.850m
上口:
柱子特征点长度10272,则上口半径为0.426+10.272×sin6.4＝1.571
则柱侧面中心坐标:
X＝1.571×cos22.5＝1.451m；
Y＝1.571×sin22.5＝0.601m；
柱宽300mm,拟合特征点位于边缘4mm,则:
X22.5-3＝1.451+(0.3/2-.004)×cos(22.5+90)＝1.395m
Y22.5-3＝0.601+(0.3/2-.004)×sin(22.5+90)＝0.736m
同理:
X22.5-4＝1.451+(0.3/2-.004)×cos(22.5-90)＝1.507m
Y22.5-4＝0.601+(0.3/2-.004)×sin(22.5-90)＝0.466m
高程2.850+10.272cos6.4＝13.058m
四个点坐标为：
22.5-1(X0.338，Y0.298，H2.850)，22.5-2(X0.450，Y0.028，H2.850)
22.5-3(X1.395，Y0.736，H13.058)，22.5-4(X1.507，Y0.466，H13.058)
第六步、匹配——将预制构件通过特征点理论坐标进行匹配，得到空间立体结构；
第七步、清理——删除多余介质，保留需要的部分，输出DXF文件；
第八步、组合——将其余柱子按同样方法匹配后,统一组合一个组合图,输入设计的CAD图；
第九步、比较——匹配后构件与设计图进行比较，得到偏差值；如图中两处偏差为21mm、3mm。
反复实践证明，本实施例的方法有效解决了复杂预制构件位置尺寸检查的难题，具有以下显著优点：
1、根据现场实际进行扫描检查，与原有全站仪检查方法相比，提高了定位效率及全面性；
2、可以根据通视情况及检查要素酌情任意架站，不要求预制构件的摆放位置，因此避免了施工工作面的占用，可以与其它工序平行进行，有利于施工进度的优化；
3、有效解决了空间立体复杂结构位置尺寸检查难题，应用灵活方便。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步、摆放——预制钢构件平放于车间地面上；
第二步、标靶——根据构件摆放区域，设置不少于三个标靶点，标靶位置形成三角形；
第三步、扫描——使用扫描仪扫描所述预制钢构件，得到各预制构件的扫描图像；
第四步、读取——通过图像处理，拟合各预制构件的特征点；
第五步、计算——计算各特征点的理论坐标；
第六步、匹配——将预制构件通过特征点理论坐标进行匹配，得到空间立体结构；
第七步、清理——删除多余介质，保留需要的部分，输出DXF文件；
第八步、组合——将其余柱子按同样方法匹配后,统一组合一个组合图,输入设计的CAD图；
第九步、比较——匹配后构件与设计图进行比较，得到偏差值。
2.根据权利要求1所述的基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，其特征在于：所述定位检查方法的基准采用自由坐标系统。
3.根据权利要求1所述的基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，其特征在于：预制构件可以任意摆放。
4.根据权利要求1所述的基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，其特征在于：特征点的位置根据扫描结果确定。
5.根据权利要求1所述的基于三维扫描仪技术的预制钢构件位置检查方法，其特征在于：匹配由输入特征点的理论坐标文本文件，由扫描处理软件进行。
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