CN115525945A - 一种基于bim和3d激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统 - Google Patents

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CN115525945A CN202211127011.7A CN202211127011A CN115525945A CN 115525945 A CN115525945 A CN 115525945A CN 202211127011 A CN202211127011 A CN 202211127011A CN 115525945 A CN115525945 A CN 115525945A
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徐广�
王翠
李星
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Abstract

本发明公开一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，包括以下步骤：根据各拱肋预拼装构件的图纸和参数信息分别构建第一BIM三维模型；对各拱肋预拼装构件进行扫描分别构建第一点云模型；将第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，判断拱肋预拼装构件质量是否达标；对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，得到的拱肋节段的第二BIM三维模型；并对实际拼装后的拱肋节段进行扫描，得到拱肋节段的第二点云模型；将第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比拱肋节段的坐标偏差以监测拱肋节段的偏离情况。本发明解决了现有钢箱系杆拱桥中各拱肋预拼装构件以及拼接后所形成的拱肋精度控制低、质量信息化管控困难的问题。

Description

一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统。
背景技术
随着我国交通运输行业的迅速发展，桥梁在行业中的地位也愈加重要。其中，拱桥由于造型美观，结构合理，在桥梁建设中有着不可替代的作用，而钢箱系杆拱桥由于其独特的受力结构，在满足承载力的前提下大大减轻了自身的重量，使整体造型优美、简洁美观，广泛应用于各国桥梁建设中，但钢箱系杆拱桥因其结构复杂性，在施工常采用预制后分段拼装，所以在施工过程中的拼接精度决定了拱肋是否受力，传统的检测技术由于数据的局限性，并不能很好的反映出其中的误差，且费时费力，所以新的测量技术的研究已经迫在眉睫。
申请号为CN201910554678.7的专利文献公开了一种基于BIM的拱肋加工施工方法，通过绘制拱肋整体的平面图，并将拱肋划分为多个单元段，三维建模步骤为绘制多个所述单元段的BIM三维模型，根据多个所述单元段的BIM三维模型确定拱肋模型，绘制胎具步骤为通过对拱肋模型分段，绘制胎具模型并拼装在拱肋模型上确定拱肋施工模型，碰撞检测步骤通过对拼接好的拱肋施工模型进行BIM碰撞检测，根据碰撞数据调整设计方案，材料统计步骤为出具胎具加工图，利用BIM技术生成材料清单。该方法无法实现对拱肋各个单元段拼接时的精度控制，以及实现对拱肋质量信息化管控。国内外学者针对BIM技术在桥梁工程施工管理方面的应用研究主要聚焦于可视化建模、数据共享、管理框架等方面，大部分研究仅停留在理论层面，很少结合实际的桥梁工程项目建设来验证相关理论或成果，BIM技术在桥梁工程的应用还不够全面和深入。同时，BIM技术正在与云计算、VR、互联网、大数据、AI等高新信息技术融合发展，技术兼容成为信息技术的发展趋势，不断扩大BIM技术的范畴，为此，基于钢箱系杆拱桥实际工程，以BIM技术与3D激光扫描技术结合作为支撑，尝试实现对拱肋钢构件加工制作虚拟检测与虚拟拼接质量信息化管控，以解决上述传统监测的困难。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统，旨在解决现有钢箱系杆拱桥中各拱肋预拼装构件以及各拱肋预拼装构件拼接后所形成的完整拱肋的精度控制较低、以及各拱肋预拼装构件以及各拱肋预拼装构件拼接后质量信息化管控困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统，其中，所述方法包括以下步骤：
S1、根据各拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型；
S2、对各拱肋预拼装构件进行3D激光扫描，构建各拱肋预拼装构件的第一点云模型；
S3、将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，并判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；
S4、对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，得到的拱肋节段的第二BIM三维模型；
S5、确认现场测站点位置，进行各拱肋预拼装构件之间的安装与焊接，并对拼装后的拱肋节段进行3D激光扫描，得到所述拱肋节段的第二点云模型；
S6、将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况。
优选方案之一，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，分别获得所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各个对应点的三维坐标；
S32、根据所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标得到所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标差值；
S33、根据所述三维坐标差值判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；若所述三维坐标差值小于第一标准值，则判断所述拱肋预拼装构件质量达标；否则，重新对所述拱肋预拼装构件进行纠偏。
优选方案之一，所述判断拱肋预拼装构件质量达标的步骤之后，包括：
根据所述拱肋预拼装构件的第一点云模型中各对应点的数据更新所述拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型。
优选方案之一，所述三维坐标差值为所述拱肋预拼装构件的制作误差。
优选方案之一，所述步骤S4中对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作具体为依次实现对各拱肋预拼装构件之间的预拼装。
优选方案之一，所述将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合的步骤之前，包括：
在所述拱肋节段的第二点云模型上设置若干控制点。
优选方案之一，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61、将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，通过识取各控制点拟合所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型的拱肋轴线；
S62、通过实时比对第二点云模型中各控制点以及第二BIM三维模型中与各控制点相对应的坐标点之间的坐标偏差，判断所述拱肋节段线形是否偏离；
S63、若所述坐标偏差小于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形未发生偏离，并根据所述拱肋节段的第二点云模型中各控制点的数据实时更新所述拱肋节段的第二BIM三维模型，并导出下一段拱肋节段的坐标数据；
S64、若所述坐标偏差大于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形发生偏离，并根据所述坐标偏差进行拱肋节段线形纠偏。
优选方案之一，所述步骤S6之后，包括：
对拼装后的所述拱肋节段进行偏离精度验证。
优选方案之一，所述第一标准值和所述第二标准值均为2mm。
本发明提供一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统，其中，所述系统包括：存储单元和处理单元，所述存储单元中存储可在所述处理单元上运行的计算机程序；所述处理单元执行所述计算机程序时实现所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法。
本发明的上述技术方案中，所述基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法包括以下步骤：根据各拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型；对各拱肋预拼装构件进行3D激光扫描，构建各拱肋预拼装构件的第一点云模型；将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，并判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，得到的拱肋节段的第二BIM三维模型；确认现场测站点位置，进行各拱肋预拼装构件之间的安装与焊接，并对拼装后的拱肋节段进行3D激光扫描，得到所述拱肋节段的第二点云模型；将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况。本发明解决了现有钢箱系杆拱桥施工过程中各拱肋预拼装构件以及各拱肋预拼装构件拼装后所形成的完整拱肋的精度较低的技术问题。
本发明中，通过BIM技术与3D激光扫描技术相结合，建立钢箱拱肋的BIM三维模型和点云模型，全方位进行拱肋各项信息数据的接收，从而实现了对各拱肋预拼装构件以及各拱肋预拼装构件拼接后质量信息化管控，并对拱肋质量进行监测和拱肋线形的纠正，降低了预拼装过程中的施工的难度以及人力和时间成本；同时通过所提供的各项数据进行施工和检测，进一步提高了工程质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法流程示意图；
图2为本发明实施例一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法步骤S3的示意图；
图3为本发明实施例一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法步骤S6的示意图；
图4为钢箱系杆拱桥的效果图；
图5(a)为钢箱系杆拱桥的主视图；
图5(b)为钢箱系杆拱桥的俯视图；
图6为本发明实施例GGL-2拱肋预拼装构件质量检测示意图；
图7为本发明实施例GGL-2拱肋预拼装构件各检测点分布示意图；
图8为本发明实施例GGL-2拱肋预拼装构件各检测点的参考值与实测值坐标对比分析示意图；
图9为本发明实施例GGL-2与GGL-3拱肋预拼装构件虚拟拼接的示意图；
图10为本发明实施例GGL-2与GGL-3拱肋预拼装构件虚拟拼接中各检测点实测值与参考值坐标对比图；
图11为本发明实施例GGL-4拱肋预拼装构件安装线形监测示意图；
图12为本发明实施例GGL-4拱肋预拼装构件轮廓线和中轴线分布示意图；
图13为本发明实施例GGL-4拱肋预拼装构件控制点分布示意图；
图14(a)为GGL-4拱肋预拼装构件Y轴水平偏差示意图；
图14(b)为GGL-4拱肋预拼装构件Z轴竖向偏差示意图；
图15为GGL-4拱肋预拼装构件棱镜分布示意图；
图16为GGL-4拱肋预拼装构件各轴坐标偏差示意图；
图17为钢箱系杆拱桥设计与实际线形对比示意图。
附图标号说明：
1、第一BIM三维模型；2、第一点云模型；3、GGL-3拱肋预拼装构件；4、GGL-2拱肋预拼装构件；5、GGL-3拱肋预拼装构件的第一点云模型；6、GGL-2拱肋预拼装构件的第一点云模型；7、GGL-2与GGL-3预拼接拱肋节段；8、GGL-4拱肋预拼装构件；9、上缘轮廓线；10、下缘轮廓线；11、中轴线。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1-3，根据本发明的一方面，本发明提供一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统，其中，所述方法包括以下步骤：
S1、根据各拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型；
S2、对各拱肋预拼装构件进行3D激光扫描，构建各拱肋预拼装构件的第一点云模型；
S3、将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，并判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；
S4、对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，得到的拱肋节段的第二BIM三维模型；
S5、确认现场测站点位置，进行各拱肋预拼装构件之间的安装与焊接，并对拼装后的拱肋节段进行3D激光扫描，得到所述拱肋节段的第二点云模型；
S6、将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况。
具体地，在本实施例中，某钢箱系杆的主桥为一座提篮式钢箱结构的下承式系杆拱桥，如图4-5所示，主桥跨径为230m，桥面宽43.4m，桥面系采用整幅钢-砼组合体系，钢拱肋设计高度为46m，均内倾12°，钢结构重量约7400t，采用预制拼装工艺，引桥上部结构为应力预制小箱梁，按双幅断面布置，钢箱系杆拱桥不仅将航道净空从四级提升至三级，还将双向四车道拓宽为双向六车道，并增设人行道和非机动车道，其中，钢箱拱肋在拼接前分成若干段拱肋预拼装构件，如包括GGL-1、GGL-2、GGL-3、GGL-4等若干段拱肋预拼装构件。
具体地，在本实施例中，建筑信息模型(Building Information Modeling，以下简称BIM)是将平面上的图纸转换成空间的3D模型。随着计算机技术快速升级和信息化程度不断提高，BIM技术与越来越多的高新技术相互融合，使其范畴进一步扩大，例如BIM与虚拟现实技术、BIM与3D打印技术、BIM与智能型全站仪技术等。因此，BIM技术无论在工程的实施过程还是后续的检测阶段，都可以使人们更加全面的了解模型的各项数据，进而进行合理的施工及后续的维护。目前，BIM技术已建设成了一套完整的建设工程及设施全生命周期，在工程全生命周期具有三维可视化、施工仿真模拟、工作协调联动、优化性及可出图性等应用优势，实现工程项目的全生命周期可视化。在可视化的基础上进行项目信息的交流及模型缺陷的预测，从而避免因数据的局限性造成的工程损失，同时提高工程的建设效率。
具体地，在本实施例中，3D激光扫描技术，又称为实景复制技术，基于激光测距原理，通过扫描仪采集目标物体的表面信息，扫描仪向目标物体发射激光，经过物体表面反射后由扫描仪接收器接收，从而快速高效地获得含物体表面三维坐标、纹理、颜色等信息的海量点云数据。凭借与扫描仪配套的数据处理软件，将所有扫描站获取的点云数据进行拼接、去噪、精简处理，随后使用专业软件对处理后的点云数据进行逆向建模，依次完成从点到线、线到面、面到体的转换，最后生成真实性强、精度高、完整的三维点云模型。3D激光扫描技术在不接触物体的情况下在较短的时间内能够获取物体表面各个采样点的三维坐标，反射率以及颜色等信息，继而生成带有坐标信息又包含影响信息的点云，点云构成的数据集进行拼接后得到扫描物体的三维立体模型，与BIM技术结合，可在模型监测中发挥巨大的作用。
具体地，在本实施例中，如图6-8所示，以GGL-2拱肋预拼装构件为例，判断其质量是否达标，根据GGL-2拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建该拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型，并采用3D激光扫描技术进行扫描，得到GGL-2拱肋预拼装构件的第一点云模型，将所述GGL-2拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型导入GeomagicControl软件中，将两个模型通过点、线、面等作为基准进行一次拟合，拟合成一个模型，经过三维计算对比分析后，分别获得GGL-2拱肋预拼装构件第一BIM三维模型和第一点云模型表面各个对应点的三维坐标，并根据根据所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标得到所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标差值；从而根据所述三维坐标差值判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标，并可生成所述GGL-2拱肋预拼装构件的检测报告；若所述三维坐标差值小于第一标准值，则所述拱肋预拼装构件质量达标；否则，重新对所述拱肋预拼装构件进行纠偏；同时，根据所述拱肋预拼装构件的第一点云模型中的检测点的数据实时更新至所述各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型；其中，所述三维坐标差值为所述GGL-2拱肋预拼装构件的制作误差。
具体地，在本实施例中，所述GGL-2拱肋预拼装构件的每个面的检测点数量庞大，此处选取所述GGL-2拱肋预拼装构件偏差密集区域中不同色差的8个检测点，作为所述GGL-2拱肋预拼装构件加工制作误差典型示例；各点参考值与实测值坐标对比，其中，所述参考值为所述GGL-2拱肋预拼装构件第一BIM三维模型中优选的若干检测点的数值，所述实测值为所述GGL-2拱肋预拼装构件第一点云模型中优选的若干检测点的数值，所述GGL-2拱肋预拼装构件各检测点的误差数据如表1所示，可以发现所述GGL-2拱肋预拼装构件各检测点的制作误差均不超过1.2mm，满足第一标准值的设计规范，其中，所述第一标准值为2mm。
Figure BDA0003849253690000091
表1 3D检测拱肋预拼装构件制作误差数据表
具体地，在本实施例中，对各拱肋预拼装构件进行三维空间操作以及进行各拱肋预拼装构件拼装是在各拱肋预拼装构件质量达标，满足制作误差的基础上进行拼接。将满足制作误差的各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，具体为依次将满足制作误差的各拱肋预拼装构件进行预拼装，从而得到拱肋节段的第二BIM三维模型；同时，确认现场测站点位置，在拱肋安装、焊接完成后，采用3D激光扫描技术在测站点对拼接完成的拱肋节段进行扫描，得到实际安装完成的所述拱肋节段的第二点云模型；将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况；其中，所述拱肋节段的第二点云模型上设置有若干控制点，通过识取所述控制点拟合所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型的拱肋轴线；通过实时比对第二点云模型中各控制点以及第二BIM三维模型中与各控制点相对应的坐标点之间的坐标偏差，判断所述拱肋节段线形是否偏离；若所述坐标偏差小于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形未发生偏离，并根据所述拱肋节段的第二点云模型中各控制点的数据实时更新所述拱肋节段的第二BIM三维模型，并导出下一段拱肋节段的坐标数据；若所述坐标偏差大于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形发生偏离，并根据所述坐标偏差进行拱肋节段线形纠偏。
具体地，在本实施例中，如图9-10所示，以GGL-2拱肋预拼装构件和GGL-3拱肋预拼装构件虚拟拼装为例，选取所述GGL-2拱肋预拼装构件和GGL-3拱肋预拼装构件对接口处矩形截面的四个角点及四个边中点误差作为优选控制点，将将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合后，通过Geomagic Control软件导出所述控制点的误差数据如表2所示，各实测值与参考值坐标，其中，所述参考值为所述拱肋节段的第二BIM三维模型中优选的若干控制点的数值，所述实测值为所述拱肋节段的第二点云模型中优选的若干检测点的数值，所述所述GGL-2拱肋预拼装构件和GGL-3拱肋预拼装构件拼接之后的坐标误差均超过1.1mm，小于所述第二标准值，满足设计规范要求，所述第二标准值为2mm。
Figure BDA0003849253690000101
表2 3D检测拱肋节段拼接误差数据表
具体地，在本实施例中，如图11-14所示，以GGL-4拱肋预拼装构件为例，顺桥向为x轴，横桥向为y轴，竖直方向为z轴，在所述GGL-4拱肋预拼装构件上设置若干控制点，随后在测站点对安装完成的GGL-4拱肋预拼装构件进行扫描，建立第二点云模型后获得拱肋的上缘轮廓线、下缘轮廓线和中轴线；随后通过第二点云模型中若干所述控制点与所述GGL-4拱肋预拼装构件的第二BIM三维模型进行拟合，检测拱肋线形水平偏移和竖直沉降的情况，并可以导出误差分析报告，此处优选线形监测过程中GGL-4拱肋预拼装构件上缘轮廓线的6个控制点；如表3所示，所述GGL-4拱肋预拼装构件与GGL-3拱肋预拼装构件拼接后，所述GGL-4拱肋预拼装构件悬臂端部竖向下沉约7.7cm，水平向外偏离约3.5cm，偏差均大于第二标准值，不满足设计规范的要求。
Figure BDA0003849253690000102
表3 GGL-4拱肋预拼装构件线形偏差数据表
具体地，在本实施例中，如图15-17所示，在步骤S6将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况完成后，还需对拼装后的所述拱肋节段进行偏离精度验证；以拼接后的所述GGL-4拱肋预拼装构件为例，在GGL-4拱肋预拼装构件的两端接口及中部上下缘安装棱镜，其中A001、A002、A003、A004、A005、A006即为安装点，随后利用全站仪采集所述安装点的坐标，并与GGL-4拱肋预拼装构件的第二点云模型中对应点进行坐标数据比对，如表4所示：
Figure BDA0003849253690000111
表4 3D激光扫描仪与全站仪坐标测量精度比对表
经过比对可以看出，利用全站仪采集所述安装点测量数据与第二点云模型中对应点的坐标数据各轴偏差在1-3mm内，平均偏差在1.3-1.7mm内，从而可以验证拼装后的所述拱肋节段进行偏离精度满足工程设计的要求，该桥根据设计要求成桥后，其拱肋轴线偏离整体控制±10mm范围内，实际成桥后拱肋轴线误差小于6mm，满足设计精度要求，与传统检测方法相比其监测的精度有一定的提高。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法及系统，其中，所述系统包括：存储单元和处理单元，所述存储单元中存储可在所述处理单元上运行的计算机程序；所述处理单元执行所述计算机程序时实现所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法。
为了方便对本发明相关术语的理解，在此做出解释：
系杆拱桥：一种集拱与梁的优点于一身的桥型，将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支承不产生水平推力。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据各拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型；
S2、对各拱肋预拼装构件进行3D激光扫描，构建各拱肋预拼装构件的第一点云模型；
S3、将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，并判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；
S4、对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作，得到的拱肋节段的第二BIM三维模型；
S5、确认现场测站点位置，进行各拱肋预拼装构件之间的安装与焊接，并对拼装后的拱肋节段进行3D激光扫描，得到所述拱肋节段的第二点云模型；
S6、将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，并实时对比所述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
S31、将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合，分别获得所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各个对应点的三维坐标；
S32、根据所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标得到所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标差值；
S33、根据所述三维坐标差值判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标；若所述三维坐标差值小于第一标准值，则判断所述拱肋预拼装构件质量达标；否则，重新对所述拱肋预拼装构件进行纠偏。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述判断拱肋预拼装构件质量达标的步骤之后，包括：
根据所述拱肋预拼装构件的第一点云模型中各对应点的数据更新所述拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型。
4.根据权利要求2所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述三维坐标差值为所述拱肋预拼装构件的制作误差。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述步骤S4中对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作具体为依次实现对各拱肋预拼装构件之间的预拼装。
6.根据权利要求5所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合的步骤之前，包括：
在所述拱肋节段的第二点云模型上设置若干控制点。
7.根据权利要求6所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括以下步骤：
S61、将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合，通过识取各控制点拟合所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型的拱肋轴线；
S62、通过实时比对第二点云模型中各控制点以及第二BIM三维模型中与各控制点相对应的坐标点之间的坐标偏差，判断所述拱肋节段线形是否偏离；
S63、若所述坐标偏差小于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形未发生偏离，并根据所述拱肋节段的第二点云模型中各控制点的数据实时更新所述拱肋节段的第二BIM三维模型，并导出下一段拱肋节段的坐标数据；
S64、若所述坐标偏差大于所述第二标准值，则判断所述拱肋节段线形发生偏离，并根据所述坐标偏差进行拱肋节段线形纠偏。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述步骤S6之后，包括：
对拼装后的所述拱肋节段进行偏离精度验证。
9.根据权利要求7所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法，其特征在于，所述第一标准值和所述第二标准值均为2mm。
10.一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测系统，其特征在于，包括存储单元和处理单元，所述存储单元中存储可在所述处理单元上运行的计算机程序；所述处理单元执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115859455A (zh) * 2023-03-03 2023-03-28 山东博物馆 一种基于云计算技术的土木工程实验检测系统
CN117119402A (zh) * 2023-10-11 2023-11-24 中铁八局集团第一工程有限公司 大跨度钢桁拱桥施工监控方法

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