CN110657763B - 一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，包括步骤：1)根据平面图和里程剖面图，建立混凝土面的三维模型及大地坐标系；2)通过三维扫描仪扫描赛道，获得混凝土面的点云数据；3)将点云数据与大地坐标系的数据进行对比，获取第一尺寸偏差值；4)核验步骤3)混凝土面的平整度结果；5)对混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正；6)重复步骤2)‑5)至混凝土面的平整度合格。本方案通过三维扫描仪获取混凝土面的点云数据，再与根据平面图及里程剖面图建立的三维模型和大地坐标系对比，获得竣工后的混凝土面相对于设计值的偏差，并根据偏差值对双曲面赛道进行修正，有效实现对双曲面赛道混凝土面的平整度的检测及控制。

Description

一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法

技术领域

本发明涉及施工技术领域，特别涉及一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法。

背景技术

雪车雪橇赛道是一种U型槽结构的钢筋混凝土结构，内嵌冷凝管并在其表面铺设固定厚度的冰层而形成的一种复杂线型空间双曲面运动滑道。

由于雪车雪橇赛道具有垂直落差大、长度长和弯道多等特点，造成雪车雪橇赛道的混凝土表面的测量点多，测量的数据量大，且对测量仪器的定位精度要求非常高。

传统方式无法准确有效实现对雪车雪橇赛道的检测测量与控制。

因此，如何实现雪车雪橇赛道的检测测量与控制，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，以实现雪车雪橇赛道的检测测量与控制。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，包括步骤：

1）根据赛道的平面图和里程剖面图，建立所述混凝土面的三维模型，及所述三维模型的大地坐标系，其中，所述大地坐标系的X轴为北方向，所述大地坐标系的Y轴为东方向，所述大地坐标系的Z轴为高程方向；

2）通过三维扫描仪扫描所述赛道，获得所述混凝土面的点云数据；

3）将所述点云数据与所述大地坐标系的数据进行对比，获取所述点云数据相对于所述大地坐标系的第一尺寸偏差值，所述第一尺寸偏差值＜1cm，所述混凝土面的平整度合格，所述第一尺寸偏差值≥1cm，所述混凝土面的平整度不合格；

4）核验步骤3）所述混凝土面的平整度的结果，具体包括如下步骤，

41）根据每个所述里程剖面图，分别建立测量参考坐标系，所述测量参考坐标系的横坐标为所述里程剖面的宽度，所述测量参考坐标系的纵坐标为高程；

42）通过全站仪对与所述里程剖面图对应的所述混凝土面的位于不同竖直高度的多个点进行测量，测得多个点对应的实测里程剖面宽度；

43）将所述实测里程剖面宽度与该点对应的所述测量参考坐标系下的剖面宽度进行对比，获得第二尺寸偏差值，所述第二尺寸偏差值≥1cm，所述混凝土面的平整度不合格，所述第二尺寸偏差值＜1cm，所述混凝土面的平整度合格，

44）核验所述步骤43）与所述步骤3）的结果，混凝土面的平整度的控制是根据核验结果得到混凝土面的平整度测量不合格的位置；

5）对所述混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正；

6）重复步骤2）-5）至所述混凝土面的平整度合格。

优选的，在上述双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法中，所述步骤42）中，相邻不同竖直高度的点之间的高度差为0.4m-0.5m。

优选的，在上述双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法中，所述步骤42）中多个不同竖直高度的点自所述混凝土面的最低点开始选取。

优选的，在上述双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法中，所述步骤42）中最低点与次低点之间的距离为0.1-0.2m。

优选的，在上述双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法中，所述步骤2）中对所述赛道的扫描为分段扫描。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，包括步骤：1）根据赛道的平面图和里程剖面图，建立混凝土面的三维模型，及三维模型的大地坐标系；2）通过三维扫描仪扫描赛道，获得混凝土面的点云数据；3）将点云数据与大地坐标系的数据进行对比，获取点云数据相对于大地坐标系的第一尺寸偏差值，第一尺寸偏差值＜1cm，混凝土面的平整度合格，第一尺寸偏差值≥1cm，混凝土面的平整度不合格；4）核验步骤3）混凝土面的平整度的结果；5）对混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正；6）重复步骤2）-5）至混凝土面的平整度测量合格。本方案通过三维扫描仪获取混凝土面的点云数据，再与根据平面图及里程剖面图建立的三维模型和大地坐标系进行对比，获得竣工后的混凝土面相对于设计值的偏差，并根据偏差值对双曲面赛道进行修正，有效实现了对双曲面赛道混凝土面的平整度的检测及控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一个实施例提供的双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法的流程图；

图2为本发明第二个实施例提供的双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明公开了一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，以实现雪车雪橇赛道的检测测量与控制。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法，用于实现对双曲面赛道的混凝土面的平整度的检测和控制，保证双曲面赛道的混凝土面的平整度符合比赛要求。

本方案公开的双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法包括六个步骤。

具体步骤如下：

1）根据赛道的平面图和里程剖面图，建立混凝土面的三维模型，及三维模型的大地坐标系，其中，大地坐标系的X轴为北方向，大地坐标系的Y轴为东方向，大地坐标系的Z轴为高程方向；

2）通过三维扫描仪扫描赛道，获得混凝土面的点云数据；

3）将点云数据与大地坐标系的数据进行对比，获取点云数据相对于大地坐标系的第一尺寸偏差值，第一尺寸偏差值＜1cm，混凝土面的平整度合格，第一尺寸偏差值≥1cm，混凝土面的平整度不合格；

4）核验步骤3）混凝土面的平整度的结果；

5）对混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正；

6）重复步骤2）-5）至混凝土面的平整度测量合格。

其中，赛道的平面图和里程剖面图均为设计者提供，根据平面图和里程剖面图即可确定赛道的三维结构。相邻里程剖面之间的距离为2-3m，里程剖面图的密度越高，得到的三维模型精度越高。

根据赛道的平面图和里程剖面图即可建立混凝土面的三维模型，并根据三维模型建立三维坐标系，具体的，三维坐标系的X轴为北方向，Y轴为东方向，Z轴为高程方向。

具体的，混凝土面的三维模型的建立和三维坐标系的建立均是通过控制器的软件制作，通过控制器的软件根据赛道的平面图和里程剖面图建立三维模型和三维坐标系为现有技术，本方案只是将该技术用于了双曲面赛道混凝土面的平整度检测及控制方法。

三维扫描仪获取整条赛道的点云数据，进行三维重建，与步骤1）中建立的三维模型和大地坐标系进行对比，获取赛道实测点云数据与大地坐标系（设计数据）的第一尺寸偏差值，并根据第一尺寸偏差值判断混凝土面的平整度是否合格。

具体的判断过程为，第一尺寸偏差值≥1cm时，判断混凝土面的平整度不合格，第一尺寸偏差值＜1cm时，判断混凝土面的平整度合格。

混凝土面的平整度的控制是根据核验结果对混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正，该修正为人工公正。

具体的，人工根据第一尺寸偏差值对混凝土面进行适当修正，并在每次修正后，再对混凝土面的平整度进行测量检测，至混凝土面的平整度测量合格。

三维扫描仪能够对整条赛道进行扫描，获取整个赛道的混凝土面的点云数据。

本方案通过三维扫描仪获取混凝土面的点云数据，再与根据平面图及里程剖面图建立的三维模型和大地坐标系进行对比，获得竣工后的混凝土面相对于设计值的偏差，并根据偏差值对双曲面赛道进行修正，有效实现了对双曲面赛道混凝土面的平整度的检测及控制。

在本方案的一个具体实施例中，步骤4）具体包括如下步骤：

41）根据每个里程剖面图分别建立测量参考坐标系，测量参考坐标系的横坐标为里程剖面的宽度，测量参考坐标系的纵坐标为高程；

42）通过全站仪对与里程剖面图对应的混凝土面的位于不同竖直高度的多个点进行测量，测得多个点对应的实测里程剖面宽度；

43）将实测里程剖面宽度与该点对应的测量参考坐标系的宽度进行对比，获得第二尺寸偏差值，第二尺寸偏差值≥1cm，混凝土面的平整度不合格，第二尺寸偏差值＜1cm，混凝土面的平整度合格，

44）核验所述步骤43）与所述步骤3）的结果，混凝土面的平整度的控制是根据核验结果得到混凝土面的平整度测量不合格的位置。

步骤41）中测量参考坐标系的数量与里程剖面图的个数相等，每个测量参考坐标系标注里程值。

测量参考坐标系的横坐标为里程剖面的宽度，具体的，里程剖面的宽度为平行于混凝土面的横断面且垂直于里程的方向，测量参考坐标系的纵坐标为高程方向即竖直方向，此处的高程方向与步骤1）中的高程方向一致。

全站仪仅能对每个里程剖面图对应的混凝土面进行测量，且在混凝土面上选取多个位于不同竖直高度的点，以提高测量精度。

三维扫描仪的测量位置包含了里程剖面图对应的混凝土面的数据。

全站仪通过对位于不同竖直高度的点进行测量，可以获得不同竖直高度的点对应的实测里程剖面宽度，该里程剖面宽度与步骤41）测量参考坐标系的横坐标代表的里程剖面的宽度方向相同。全站仪对位于不同竖直高度的点的实测里程剖面宽度需要与步骤41）中测量参考坐标系的相同高度位置对应的里程剖面的宽度进行对比，获得实测里程剖面宽度相对于测量参考坐标系的里程剖面的宽度偏差即第二尺寸偏差值。

根据第二偏差值判断混凝土表面的平整度。

具体的判断过程为，第二尺寸偏差值≥1cm，判断混凝土面的平整度不合格，第二尺寸偏差值＜1cm，判断混凝土面的平整度合格。

根据步骤43）的测量结果，对混凝土面的平整度测量进行修正。

具体的，步骤43）的测量结果为合格，则不需要对混凝土面进行修正；步骤43）的测量结果为不合格，则对混凝土面进行修正。

为了提高全站仪的测量精度，步骤42）中相邻不同竖直高度的点之间的高度差为0.4-0.5m。

在本方案的一个具体实施例中，步骤42）中相邻不同竖直高度的点之间的高度差为0.4m。

优选的，步骤42）中多个不同竖直高度的混凝土面的最低点开始选取。位于混凝土面的最低点的测量点的高程为0m。

在本方案的一个具体实施例中，步骤42）中最低点与次低点之间的距离为0.1-0.2m。由于混凝土面的底端的弯度较大，为了提高对混凝土面的测量精度，本方案增加了混凝土面底端的数据采集密度。

在本方案的一个具体实施例中，次低点的高度为0.1m。

在本方案的一个具体实施例中，多个不同竖直高度的点自下而上的高程依次为0m、0.1m、0.5m、0.9m、1.3m…，自1.3m后，相邻的不同竖直高度的点之间的距离为0.4m。

为了提高三维扫描仪的扫描精度，本方案中步骤2）中赛道的扫描为分段扫描。

对混凝土面的除里程剖面外的混凝土面的修正根据三维扫描仪的扫描 结果进行修正。

全站仪单点测量精度高，但是测量点位少，三维扫描仪测量混凝土面的点云数据的速度快，两者结合确保混凝土面的测量偏差值小于1cm。

本方案将三维扫描仪的测量结果与全站仪的测量结果进行核验，核验三维扫描仪与全站仪扫描结果的符合度，确认竣工测量数据的符合度以及准确性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种双曲面赛道混凝土面的平整度检测方法，其特征在于，包括步骤：

1）根据赛道的平面图和里程剖面图，建立所述混凝土面的三维模型及所述三维模型的大地坐标系，其中，所述大地坐标系的X轴为北方向，所述大地坐标系的Y轴为东方向，所述大地坐标系的Z轴为高程方向；

2）通过三维扫描仪扫描所述赛道，获得所述混凝土面的点云数据；

3）将所述点云数据与所述大地坐标系下的三维模型的数据进行对比，获取所述点云数据相对于所述大地坐标系下的三维模型的数据的第一尺寸偏差值，所述第一尺寸偏差值＜1cm，所述混凝土面的平整度合格，所述第一尺寸偏差值≥1cm，所述混凝土面的平整度不合格；

4）核验步骤3）所述混凝土面的平整度的结果，具体包括如下步骤，

41）根据每个所述里程剖面图，分别建立测量参考坐标系，所述测量参考坐标系的横坐标为所述里程剖面的宽度，所述测量参考坐标系的纵坐标为高程；

42）通过全站仪对与所述里程剖面图对应的所述混凝土面的位于不同竖直高度的多个点进行测量，测得多个点对应的实测里程剖面宽度；

43）将所述实测里程剖面宽度与该点对应的所述测量参考坐标系下的剖面宽度进行对比，获得第二尺寸偏差值，所述第二尺寸偏差值≥1cm，所述混凝土面的平整度不合格，所述第二尺寸偏差值＜1cm，所述混凝土面的平整度合格，

44）核验所述步骤43）与所述步骤3）的结果，混凝土面的平整度的控制是根据核验结果得到混凝土面的平整度测量不合格的位置；

5）对所述混凝土面的平整度测量不合格的位置进行修正；

6）重复步骤2）-5）至所述混凝土面的平整度合格。

2.根据权利要求1所述的双曲面赛道混凝土面的平整度检测方法，其特征在于，所述步骤42）中，相邻不同竖直高度的点之间的高度差为0.4m-0.5m。

3.根据权利要求1所述的双曲面赛道混凝土面的平整度检测方法，其特征在于，所述步骤42）中多个不同竖直高度的点自所述混凝土面的最低点开始选取。

4.根据权利要求1所述的双曲面赛道混凝土面的平整度检测方法，其特征在于，所述步骤42）中最低点与次低点之间的距离为0.1-0.2m。

5.根据权利要求1所述的双曲面赛道混凝土面的平整度检测方法，其特征在于，所述步骤2）中对所述赛道的扫描为分段扫描。

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