CN110827382A - 一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，包括以下步骤：S1)生成弧形铰缝构造的点云模型，并导入设计模型；S2)拾取点云模型的特征点和设计模型的基准点；S3)将特征点与基准点根据位置关系配对；S4)将点云模型与设计模型配准；S5)计算点云模型中各点的误差；S6)根据所得误差的最大值和最小值，判断弧形铰缝构造尺寸是否满足要求，与现有技术相比，本发明具有检测精度高且效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及装配式桥涵构件检测领域，尤其是涉及一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法。
背景技术
装配式桥涵是未来桥涵建造发展的大趋势，具有模式化施工、精确施工、快速施工等优势，但对于施工线形的要求更高，依赖于较高的构件制造精度，需要应用检测技术检验装配式构件的制造质量。
目前的装配式构件尺寸的测量检验主要采用如直尺、卷尺或标准样板等测量设备。该方法只能描述选定测量位置的制造精度，不能反映构件局部构造三维层面的真实尺寸偏差，而且测量工作量大、效率低。此外对于量大而局部具有复杂细节特征的构件，在局部复杂构造尺寸上测量更加困难，往往存在人工难以测量或无法测量的项目，如涵洞管片的连接铰接缝，由于位置过高，人工难以测量到，而且没有较为精确的测量方法，同时目前的装配式构件尺寸采用如直尺、卷尺或标准样板等测量设备进行测量，只能描述选定测量位置的制造精度，不能反映构件局部构造三维层面的真实尺寸偏差，测量工作量大、效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，解决涵洞管片弧形铰缝构件尺寸人工检测验收存在的测量难度大、测量效率低和测量精度低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，包括以下步骤：
S1)获取弧形铰缝构造的点云模型，并导入设计模型；
所述的步骤S1)中，利用照片采集装置围绕环形铰缝构造拍摄的照片，进行重建生成弧形铰缝构造的点云模型。
S2)拾取点云模型的特征点和设计模型的基准点；
S3)将特征点与基准点根据位置关系配对；
所述的特征点为点云模型中弧形铰缝两侧弧线的四个端点，所述的基准点为设计模型中弧形铰缝两侧弧线的四个端点。
进一步地，所述的步骤S3)中，将位于弧形铰缝上同一位置的特征点和基准点对应配对。
更进一步地，所述的特征点拾取后，分别编号为点a、点b、点c和点d，所述的基准点拾取后，根据其与特征点在弧形铰缝上位置相同的原则，分别对应编号为点a＇、点b＇、点c＇和点d＇，并设定两编号对应的特征点和基准点为一组对应点，完成特征点与基准点的配对。
S4)将点云模型与设计模型配准；
所述的步骤S4)具体包括：
S401)旋转和平移点云模型；
S402)计算各组对应点之间的距离均方误差值，当距离均方误差值最小时停止旋转和平移，完成点云模型与设计模型配准。
S5)计算点云模型中各点的误差；
所述的步骤S5)具体包括：
S501)计算点云模型的一点与设计模型表面的垂直距离，作为点云模型中该点的误差；
S502)判断该点在设计模型所围区域之外还是所围区域之内，若在所围区域之外，则设定该垂直距离为正值，若在所围区域之内，则设定该垂直距离为负值；
S503)判断是否遍历点云模型中的所有点，若是，则完成误差计算，若否，则返回执行步骤S501)和步骤S502)。
S6)根据所得误差的最大值和最小值，判断弧形铰缝构造尺寸是否满足要求。
所述的步骤S6)中，当垂直距离最大值的绝对值和最小值的绝对值均小于20mm时，判断弧形铰缝构造尺寸满足要求。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过拍摄照片记录构件形状数据，然后重建生成弧形铰缝的点云模型，实现对装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检测，可以快速对量大而局部具有复杂细节特征的构件进行尺寸检测，减少工人的测量工作量且提高精度；
2)本发明通过选定弧形铰缝构造点云的局部关键特征点并将该构造点云与设计模型上的对应基准点进行特征点匹配，通过比对点云模型与设计模型之间的误差，对弧形铰缝的尺寸进行检测，而不需要测量构件的实际尺寸，可以快速方便地反映构件尺寸与设计模型之间的偏差了。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的主体结构示意图；
图3为本发明实施例连接铰缝构造及特征点示意图。
其中，1、装配式涵洞管片，2、照片采集装置，3、第一特征点，4、第二特征点，5、第三特征点，6、第四特征点，7、弧形铰缝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明提供一种装配式涵洞管片弧形铰缝7构造尺寸的自动检验方法，该方法通过拍摄照片记录装配式涵洞管片1的形状数据，然后重建生成弧形铰缝7构造的点云模型，选定局部特征点并将该弧形铰缝7构造点云模型与其设计模型上的对应基准点进行特征点匹配，比对点云模型与设计模型之间的误差，实现对装配式涵洞管片弧形铰缝7构造尺寸的自动检测。
如图1所示，包括以下步骤：
S1)获取弧形铰缝7构造的点云模型，并导入设计模型；
S2)拾取点云模型的特征点和设计模型的基准点；
S3)将特征点与基准点根据位置关系配对；
S4)将点云模型与设计模型配准；
其具体包括：
S401)旋转和平移点云模型；
S402)计算各组对应点之间的距离均方误差值，当距离均方误差值最小时停止旋转和平移，完成点云模型与设计模型配准。
S5)计算点云模型中各点的误差；
其具体包括：
S501)计算点云模型的一点与设计模型表面的垂直距离，作为点云模型中该点的误差；
S502)判断该点在设计模型所围区域之外还是所围区域之内，若在所围区域之外，则设定该垂直距离为正值，若在所围区域之内，则设定该垂直距离为负值；
S503)判断是否遍历点云模型中的所有点，若是，则完成误差计算，若否，则返回执行步骤S501)和步骤S502)。
S6)根据所得误差的最大值和最小值，判断弧形铰缝7构造尺寸是否满足要求。
其中，当垂直距离最大值的绝对值和最小值的绝对值均小于20mm时，判断弧形铰缝7构造尺寸满足要求。
本实施例中，弧形铰缝7构造尺寸的自动检测主要包括以下过程：
(1)如图2所示，图像采集装置2围绕该装配式涵洞管片1的弧形铰缝7拍摄照片；
(2)利用拍摄的照片重建生成弧形铰缝7的点云模型；
(3)如图3所示，拾取点云模型中弧形铰缝7两侧弧线的四个端点，形成第一特征点3、第二特征点4、第三特征点3和的第四特征点5，将第一特征点3编号为点a，第二特征点4编号为点b，第三特征点3编号为点c，第四特征点5编号为点d，记录其在计算机给定的坐标系下的坐标；
(4)将设计模型导入，同样拾取设计模型弧形铰缝7两侧弧线的四个端点，记录其在计算机给定的坐标系下的坐标，并称其为基准点；
(5)按照在弧形铰缝7上位置相同的原则，将基准点对应编号为点a＇、点b＇、点c＇、点d＇，并与特征点两两配对，每对形成一组对应点，共四组对应点，分别为点a和点a＇、点b和点b＇、点c和点c＇以及点d和点d＇；
(6)以设计模型为基准，对模型点云进行旋转和平移，直到各组对应点之间距离的均方误差值最小时停止，完成点云模型与设计模型之间的匹配；
(7)遍历计算点云模型中的点到设计模型表面的垂直距离，且当点云模型中的点在设计模型所围区域之外时，设定该垂直距离为正值，在所围区域之内时，设定该垂直距离为负值；
(8)搜索该垂直距离的最大值和最小值，当垂直距离最大值的绝对值和最小值的绝对值均小于20mm时，判断弧形铰缝7构造尺寸满足要求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)生成弧形铰缝构造的点云模型，并导入设计模型；
S2)拾取点云模型的特征点和设计模型的基准点；
S3)将特征点与基准点根据位置关系配对；
S4)将点云模型与设计模型配准；
S5)计算点云模型中各点的误差；
S6)根据所得误差的最大值和最小值，判断弧形铰缝构造尺寸是否满足要求。
2.根据权利要求1所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的步骤S5)具体包括：
S501)计算点云模型的一点与设计模型表面的垂直距离，作为点云模型中该点的误差；
S502)判断该点在设计模型所围区域之外还是所围区域之内，若在所围区域之外，则设定该垂直距离为正值，若在所围区域之内，则设定该垂直距离为负值；
S503)判断是否遍历点云模型中的所有点，若是，则完成误差计算，若否，则返回执行步骤S501)和步骤S502)。
3.根据权利要求2所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的步骤S6)中，当垂直距离最大值的绝对值和最小值的绝对值均小于20mm时，判断弧形铰缝构造尺寸满足要求。
4.根据权利要求1所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的特征点为点云模型中弧形铰缝两侧弧线的四个端点，所述的基准点为设计模型中弧形铰缝两侧弧线的四个端点。
5.根据权利要求4所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的步骤S3)中，将位于弧形铰缝上同一位置的特征点和基准点对应配对。
6.根据权利要求5所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的特征点拾取后，分别编号为点a、点b、点c和点d，所述的基准点拾取后，根据其与特征点在弧形铰缝上位置相同的原则，分别对应编号为点a＇、点b＇、点c＇和点d＇，并设定两编号对应的特征点和基准点为一组对应点，完成特征点与基准点的配对。
7.根据权利要求6所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的步骤S4)具体包括：
S401)旋转和平移点云模型；
S402)计算各组对应点之间的距离均方误差值，当距离均方误差值最小时停止旋转和平移，完成点云模型与设计模型配准。
8.根据权利要求1所述的一种装配式涵洞管片弧形铰缝构造尺寸的自动检验方法，其特征在于，所述的步骤S1)中，利用照片采集装置围绕环形铰缝构造拍摄的照片，进行重建生成弧形铰缝构造的点云模型。
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