CN111809648A - 海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法 - Google Patents

海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,包括:设置对应的各个扫描站点;放置标靶球;在每一个扫描站点进行激光扫描仪的调平操作,并完成数据扫描;将同一场景的各点云数据拼接,并输出点云数据格式文件;在BIM软件中构建单桩模型;将单桩模型导入逆向工程软件,为每一个生产环节建立数据提取模板;使用对应的数据提取模板进行数据提取功能测试,形成模板库;建立服务器端;将各点云数据格式文件发送至服务器端;针对各个点云数据格式文件,服务器端调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据并导出。具有操作简便、数据精准度高、数据信息全面等优点,适用于大型钢构件生产过程中的质量分析。

Description

海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法
技术领域
本发明涉及测量分析技术领域,尤其涉及海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法。
背景技术
随着近年我国海上风电场建设的快速发展,单桩基础成为一种主流的风电基础型式,此类基础采用超大直径钢管桩,桩径一般为φ6m~φ8m、最大直径能达到10m,壁厚60mm~80mm,单桩重量900t~1100t。目前此类超大直径、超大壁厚钢的单桩生产难度较大,厚钢板的卷制、管节的拼接及整桩焊接工艺等都突破传统常规钢结构工艺。目前,单桩实际数据基本采用人工拉线的方法进行测量,误差较大,难以得到产品的实际值。
发明内容
本发明的目的在于提供海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,通过数字化的方式掌握钢桩的测量数据信息,操作简便、数据精准度高。
实现上述目的的技术方案是:
海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,包括:
步骤S1,针对单节管桩、多节管桩以及整根管桩的各自生产环节,分别设置对应的各个扫描站点;
步骤S2,在每两个扫描站点之间放置至少3个标靶球;
步骤S3,在每一个扫描站点进行激光扫描仪的调平操作,并完成数据扫描;
步骤S4,将从各扫描站点扫描到的点云数据导入电脑,将同一场景的各点云数据拼接,并输出点云数据格式文件;
步骤S5,在BIM软件中构建单桩模型;
步骤S6,将单桩模型导入逆向工程软件,根据生产环节所要提取的参数,用逆向工程软件在单桩模型上定义数据的提取方法,为每一个生产环节建立数据提取模板;
步骤S7,将各点云数据格式文件导入逆向工程软件,使用对应的数据提取模板进行数据提取功能测试,测试完成后,形成模板库;
步骤S8,建立服务器端,并开启测量数据批量化处理监听服务;
步骤S9,将各点云数据格式文件发送至服务器端;
步骤S10,针对各个点云数据格式文件,服务器端调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据,并导出。
优选的,步骤S1中,针对单节管桩的生产环节,在单节管桩的前后左右四个位置设置扫描站点,使得获得点云数据覆盖单节管桩的外表面;
针对多节管桩的生产环节,在多节管桩内沿轴线方向设置多个扫描站点,相邻扫描站点之间的距离小于激光扫描仪的衰减距离;
针对整根管桩的生产环节,在整根管桩的前后左右位置以及内部沿轴线方向设置多个扫描站点。
优选的,步骤S4中,使用激光扫描仪自带的数据处理软件,选择自动或手动的拼接方式完成同一场景的各点云数据的拼接和噪点处理,在逆向工程软件中删除单桩以外的点云数据,并导出点云数据格式文件;
过程中使用单节管桩、多节管桩或整根管桩的端部第一个扫描站点的数据坐标做为参考,依次将其它扫描站点的点云数据坐标通过标靶转换为第一个扫描站点的数据坐标。
优选的,步骤S5中,根据单桩生产过程中的竖向焊缝位置增加模型分段细节,每一节管桩为独立的模型单元,然后根据管节的拼装顺序,组合成一根完整的管桩。
优选的,步骤S6中,单节管桩的生产环节要提取的参数为:单节管桩端部内径和周长测量数据;
多节管桩的生产环节要提取的参数为:多节管桩的同心度数据;
整根管桩的生产环节要提取的参数为:整根管桩端部法兰和桩身的垂直度数据。
优选的,步骤S10中,服务器端根据各个点云数据格式文件的命名规则,调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据,并导出至excel表,然后将excel表中的数据导入至数据库。
本发明的有益效果是:本发明改变了传统使用皮尺、拉线等人工测量钢桩数据的方法,采用毫米级精度的三维激光扫描仪扫描钢桩表面,获取钢桩的点云数据。通过建立产品BIM模型,结合逆向工程软件建立数据提取模板,可完成钢桩不同生产阶段测量数据的批量化提取,通过大数据分析,从而通过数字化的方式掌握钢桩的测量数据信息,用于控制大直径单桩的生产质量,具有操作简便、数据精准度高、数据信息全面等优点,适用于大型钢构件生产过程中的质量分析。
附图说明
图1是本发明的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法的流程图;
图2是本发明中单节管桩扫描激光扫描仪站点布置图;
图3是本发明中多节管桩扫描激光扫描仪站点布置图;
图4是本发明中整根管桩扫描激光扫描仪站点布置图;
图5是本发明中标靶球放置示意图;
图6是本发明中整根管桩拼装的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1,本发明的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,包括下列步骤:
步骤S1,针对单节管桩、多节管桩以及整根管桩的各自生产环节,分别设置对应的各个扫描站点。站点间的距离根据激光扫描仪的实际性能,不超过信号的衰减距离,常用的设备约为20米。
海上风电单桩基础采用大直径钢管桩结构,每根单桩由不同壁厚、不同长度的管节组成,各管节由钢板卷制而成。
针对单节管桩的生产环节,在单节管桩的前后左右四个位置设置扫描站点,见图2。分别进行每一扫描站点的激光扫描,使获得的点云数据基本覆盖单节管桩的整个外表面,用于提取单节管桩端部内径和周长测量数据。
针对多节管桩的生产环节,在多节管桩内沿轴线方向设置多个扫描站点,沿轴线方向从多节管桩端部的一侧往另一侧进行多站数据的扫描,由于激光扫描仪的精度会随着距离的增加而衰减,相邻站点之间的距离需小于衰减距离,此距离根据不同激光扫描仪的性能参数确定。多节管桩在生产过程中,会由初始的单节和单节焊接逐步变为多节和多节焊接。激光扫描仪只需根据多节管桩的实际长度,增加适当的站点,确保点云数据覆盖多节管桩的内表面,用于提取多节管桩的同心度数据,检测其与理论基准轴线的同轴度,见图3。由于管桩端部数据已在单节管桩扫描的时候取得,此环节无需再次扫测。
针对整根管桩的生产环节,在整根管桩的前后左右位置以及内部沿轴线方向设置多个扫描站点,参考上述两种设站方式,见图4,从而获取整根管桩的点云数据,用于提取整根管桩端部法兰和桩身的垂直度数据,用于海上风电基础施工时,控制桩顶的水平度。
步骤S2,根据物体测量的具体需求,放置合适数量的标靶球,标靶球是一种标准直径的球体,通过不同扫描站点扫描数据自动求出圆心点,能帮助不同站点的数据进行快速有效的站点拼接,保证每两个扫描站点间的扫描数据中至少包含了3个绝对位置的标靶球。见图5。
步骤S3,在每一个扫描站点进行激光扫描仪的调平操作,并完成数据扫描。
步骤S4,将从各扫描站点扫描到的点云数据导入电脑,将同一场景的各点云数据拼接,并输出点云数据格式文件。具体地,使用激光扫描仪自带的数据处理软件,选择自动或手动的拼接方式完成同一场景的各点云数据的拼接和噪点处理,因为激光扫描仪在扫描过程中,会扫描该站点所有方向上的物体表面,因而得到的点云数据不但包含了单桩,还包括了其所处的环境数据,使用逆向工程软件,选中单桩点云数据,然后进行反选,将反选后的点云数据删除,只保留单桩的点云数据,并导出文件。
过程中,由于每一个扫描站点的点云数据都有独立的坐标系,因而使用单节管桩、多节管桩或整根管桩的端部第一个扫描站点的数据坐标做为参考,依次将其它扫描站点的点云数据坐标通过标靶转换为第一个扫描站点的数据坐标。
步骤S5,在BIM软件中构建单桩模型,并根据单桩生产过程中的竖向焊缝位置增加模型分段细节,每一节管桩为独立的模型单元,然后根据管节的拼装顺序,组合成一根完整的管桩,便于激光扫描数据与BIM模型的自动匹配。见图6。
步骤S6,将单桩模型导入逆向工程软件,根据生产环节所要提取的参数,用逆向工程软件在单桩模型上定义数据的提取方法,为每一个生产环节建立数据提取模板。便于软件批量处理数据。其中,单节管桩的生产环节要提取的参数为:单节管桩端部内径和周长测量数据;多节管桩的生产环节要提取的参数为:多节管桩的同心度数据;整根管桩的生产环节要提取的参数为:整根管桩端部法兰和桩身的垂直度数据。
步骤S7,将各点云数据格式文件导入逆向工程软件,使用对应的数据提取模板进行数据提取功能测试,测试完成后,形成模板库。
步骤S8,建立服务器端,并开启测量数据批量化处理监听服务。
步骤S9,将各点云数据格式文件发送至服务器端。
步骤S10,针对各个点云数据格式文件,服务器端根据各个点云数据格式文件的命名规则,调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据,并导出至excel表,然后将excel表中的数据导入至数据库。完成钢桩构件生产过程中的测量数据汇总。
综上,本发明检测精度高,实施方法简单,将由多人协作测量的方式改变为单人独立完成。能够检查产品质量的效果直观,公差数据直接得出。适用于大批量检测处于不同生产环节的钢桩。实现了钢桩生产过程的数字化,形成大数据后可用于改进生产工艺。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,包括:
步骤S1,针对单节管桩、多节管桩以及整根管桩的各自生产环节,分别设置对应的各个扫描站点;
步骤S2,在每两个扫描站点之间放置至少3个标靶球;
步骤S3,在每一个扫描站点进行激光扫描仪的调平操作,并完成数据扫描;
步骤S4,将从各扫描站点扫描到的点云数据导入电脑,将同一场景的各点云数据拼接,并输出点云数据格式文件;
步骤S5,在BIM软件中构建单桩模型;
步骤S6,将单桩模型导入逆向工程软件,根据生产环节所要提取的参数,用逆向工程软件在单桩模型上定义数据的提取方法,为每一个生产环节建立数据提取模板;
步骤S7,将各点云数据格式文件导入逆向工程软件,使用对应的数据提取模板进行数据提取功能测试,测试完成后,形成模板库;
步骤S8,建立服务器端,并开启测量数据批量化处理监听服务;
步骤S9,将各点云数据格式文件发送至服务器端;
步骤S10,针对各个点云数据格式文件,服务器端调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据,并导出。
2.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,步骤S1中,针对单节管桩的生产环节,在单节管桩的前后左右四个位置设置扫描站点,使得获得点云数据覆盖单节管桩的外表面;
针对多节管桩的生产环节,在多节管桩内沿轴线方向设置多个扫描站点,相邻扫描站点之间的距离小于激光扫描仪的衰减距离;
针对整根管桩的生产环节,在整根管桩的前后左右位置以及内部沿轴线方向设置多个扫描站点。
3.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,步骤S4中,使用激光扫描仪自带的数据处理软件,选择自动或手动的拼接方式完成同一场景的各点云数据的拼接和噪点处理,在逆向工程软件中删除单桩以外的点云数据,并导出点云数据格式文件;
过程中使用单节管桩、多节管桩或整根管桩的端部第一个扫描站点的数据坐标做为参考,依次将其它扫描站点的点云数据坐标通过标靶转换为第一个扫描站点的数据坐标。
4.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,步骤S5中,根据单桩生产过程中的竖向焊缝位置增加模型分段细节,每一节管桩为独立的模型单元,然后根据管节的拼装顺序,组合成一根完整的管桩。
5.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,步骤S6中,单节管桩的生产环节要提取的参数为:单节管桩端部内径和周长测量数据;
多节管桩的生产环节要提取的参数为:多节管桩的同心度数据;
整根管桩的生产环节要提取的参数为:整根管桩端部法兰和桩身的垂直度数据。
6.根据权利要求1所述的海上风电大直径单桩生产过程数据的测量分析方法,其特征在于,步骤S10中,服务器端根据各个点云数据格式文件的命名规则,调用模板库中对应的数据提取模板,批量化生成单桩测量数据,并导出至excel表,然后将excel表中的数据导入至数据库。
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