基于三维激光扫描的三主桁梁高度差调节方法及系统

申请号 CN202311045844.3 申请日 2023-08-18 公开(公告)号 CN117090141A 公开(公告)日 2023-11-21
申请人 中国铁建大桥工程局集团有限公司; 中铁建大桥工程局集团第四工程有限公司; 中铁建大桥工程局集团第六工程有限公司; 发明人 赵健; 安路明; 任延龙; 樊立龙; 罗生宏; 周冠男; 刘长辉; 刘宏宇; 张鹏志; 陈美宇; 陈港;
摘要 本 发明 涉及一种基于三维激光扫描的三主桁 钢 横向高度差调节系统,属于 桥梁 施工技术领域,包括三维激光 扫描仪 、钢桁拱桥上的三主桁钢梁、 数据处理 终端和千斤顶高程自动控制设备,所述三维激光扫描仪对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行检测,并传输给数据处理终端;所述数据处理终端将获取到的数据与计算理论数据信息进行对比分析,得到数据分析结果;所述千斤顶高程自动控制设备对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行调整。通过对三维激光扫描仪得到的数据进行处理、建模,从而分析三主桁钢梁需要调节的部位和调节方向,并对三主桁钢梁进行调节,借助模型进行分析,使分析结果更加直观,能准确地判断出需要调节的部位,并具有针对性的进行调节。
权利要求

1.一种基于三维激光扫描的三主桁梁横向高度差调节方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据,并构建三维模型;
对扫描得到的三维模型进行分析,确定三主桁钢梁在横向高度差方向是否需要进行调节;
根据分析结果,设计出横向高度差调节方案,确定需要调节的部位和调节方向;
根据设计方案的理论数据,对三主桁钢梁进行横向高度差的调节;
调节之后,通过三维激光扫描仪对三主桁钢梁再次进行扫描,获得调节后的三维模型数据,并将调节后的三维模型数据与调节前的模型数据进行比较,确保调节效果符合要求。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据,具体包括以下步骤:
激光扫描待测三主桁钢梁,生成三主桁钢梁表面密集点
对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域;
从各分割区域中确定三主桁钢梁的支撑结构和底座区域,对支撑结构和底座区域分别进行拟合,得到两个拟合平面;
将三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差。
3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,将所述三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差,具体包括以下步骤:
将三主桁钢梁区域投影面积大的拟合平面作为投影面,将所述三主桁钢梁区域内的每个点投影至所述投影面上,得到投影点集;
将三主桁钢梁区域投影面积小的拟合平面作为切片面,基于所述投影点集相对所述切片面之间的距离对所述投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的横向高度差。
4.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域。
5.根据权利要求4所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量,具体包括以下步骤:
对所述三主桁钢梁表面密集点云进行局部邻域搜索,确定个采样点以及各采样点对应的局部邻近点;
基于采样点和局部临近点拟合局部最小二乘平面;
将所述局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵,并对所述邻域协方差矩阵进行特征值分解;
将所述邻域协方差矩阵的最小特征值所对应的特征向量确定为所述采样点的估计法向量;
计算所有所述采样点的估计法向量,得到所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量。
6.根据权利要求5所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,将局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵具体包括以下步骤:
计算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
从点云中提取平面济源,采用高效RANSAC方法从点云中提取平面基元,再利用MCMD‑Z方法对提取的平面进行出差剔除,拟合高精度平面基元;
计算出平面基元的方程;
将提取平面转换为非线性约束整数规划的问题并求解,具体的,采用蒙特卡罗方法求解得到提取的平面的相对最优解。
7.根据权利要求5所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,平面基元的计算方程如下:
利用平面基元内点的共勉关系抽象出共面的平面基元φ={φ1,φ2,…,φN},其中,设平面φi对应的定点记作 剩余的点为
平面基元φi对应的方程记为Fi(x,y,z)=0,其中i=1,2,…,N,平面方程的表达式为Ax+By+Cz=0,(C≠0),采用多点最小二乘法拟合平面方程,得到对应的方程集合为F={F1,F2,…,FN},将R”中的点依次代入F中,若满足方程Fi则将R”中对应的点加入到 中得到整理得到
8.根据权利要求4所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点;
以所述种子点为中心,遍历所述种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的反向量是否具有相似性;
将具有相似性的所述邻域点与所述种子点合并,并从合并生成的堆栈中重新随机选取一个种子点,重复以种子点为中心,遍历种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的法向量是否具有相似性的步骤;
当所述堆栈为空时,重复从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点的步骤,直至所述三主桁钢梁表面密集点云中的每个点均分割有归属区域;
得到所述三主桁钢梁的各归属区域,所述归属区域即为分割区域。
9.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,其特征在于,对三维扫描仪获得的数据进行处理,具体包括以下步骤:
对扫描得到的原始数据进行处理,去除噪声和异常点;
对三主桁钢梁的实际扫描数据进行拼接处理,生成完整的三维模型,为后续的分析提供准确的数据基础
对三维模型进行剖面提取,得出不同高度、不同方向的钢梁面形态,便于观察和分析;
将实测数据与理论数据进行形态匹配,通过将实测数据匹配到的理论数据的位置,从而得出实测数据在空间位置上的准确信息;
将处理后的数据进行可视化展示,以图形化的方式呈现出三主桁钢梁的形态和间结构信息。
10.一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节系统,其特征在于,执行权利要求1至9任一项所述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法,包括三维激光扫描仪、设置在钢桁拱桥上的三主桁钢梁、数据处理终端和千斤顶高程自动控制设备,其中:
所述三维激光扫描仪对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行检测,获得检测的数据,并通过WiFi网络传输给数据处理终端;
所述数据处理终端将获取到的数据与计算理论数据信息进行对比分析,得到数据分析结果;
所述千斤顶高程自动控制设备对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行调整。

说明书全文

基于三维激光扫描的三主桁梁高度差调节方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于桥梁施工技术领域,具体地,涉及一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法及系统。

背景技术

[0002] 三维激光扫描技术是继GPS空间定位系统之后的又一测绘技术新突破,它通过高速激光扫描测量的方法,大面积、高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据,可以快速、大量的采集空间点位信息,为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。
[0003] 近年来,随着桥梁设计、制造和架设技术以及建筑材料的不断发展,钢桁梁拱桥由于其自重轻、跨越能大、造型美观等优势而被广泛应用,而三主桁钢梁起到平衡结构的负荷和分散结构的受力的作用,通过调节三主桁钢梁高度差可以使桥梁结构的荷载平衡分配,有效较少结构的振动、扭曲和变形等现象的发生。
[0004] 在钢桁拱桥建造过程中,结构的线形和受力成为了设计单位和施工单位尤为关注的问题,但是在检测施工过程中缺乏响应的调控手段,并且目前仅仅通过激光扫描的方式对三主桁钢横的结构进行监测的方式不够准确,检测时也无法得知桥梁各结构的具体参数,对调节三主桁钢横的高度差非常不方便。

发明内容

[0005] 为解决上述背景技术中存在的对三主桁钢横的结构进行监测的方式不够准确,检测时也无法得知桥梁各结构的具体参数,对调节三主桁钢横的高度差非常不方便的技术问题,本发明提供了一种基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,具体包括以下步骤:
[0006] 使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据,并构建三维模型;
[0007] 对扫描得到的三维模型进行分析,确定三主桁钢梁在横向高度差方向是否需要进行调节;
[0008] 根据分析结果,设计出横向高度差调节方案,确定需要调节的部位和调节方向;
[0009] 根据设计方案的理论数据,对三主桁钢梁进行横向高度差的调节;
[0010] 调节之后,通过三维激光扫描仪对三主桁钢梁再次进行扫描,获得调节后的三维模型数据,并将调节后的三维模型数据与调节前的模型数据进行比较,确保调节效果符合要求。
[0011] 进一步的,使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据,具体包括以下步骤:
[0012] 激光扫描待测三主桁钢梁,生成三主桁钢梁表面密集点
[0013] 对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域;
[0014] 从各分割区域中确定三主桁钢梁的支撑结构和底座区域,对支撑结构和底座区域分别进行拟合,得到两个拟合平面;
[0015] 将三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差。
[0016] 进一步的,将所述三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差,具体包括以下步骤:
[0017] 将三主桁钢梁区域投影面积大的拟合平面作为投影面,将所述三主桁钢梁区域内的每个点投影至所述投影面上,得到投影点集;
[0018] 将三主桁钢梁区域投影面积小的拟合平面作为切片面,基于所述投影点集相对所述切片面之间的距离对所述投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的横向高度差。
[0019] 进一步的,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
[0020] 基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
[0021] 基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域。
[0022] 进一步的,基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量,具体包括以下步骤:
[0023] 对所述三主桁钢梁表面密集点云进行局部邻域搜索,确定个采样点以及各采样点对应的局部邻近点;
[0024] 基于采样点和局部临近点拟合局部最小二乘平面;
[0025] 将所述局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵,并对所述邻域协方差矩阵进行特征值分解;
[0026] 将所述邻域协方差矩阵的最小特征值所对应的特征向量确定为所述采样点的估计法向量;
[0027] 计算所有所述采样点的估计法向量,得到所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量。
[0028] 进一步的,将局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵具体包括以下步骤:
[0029] 计算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
[0030] 从点云中提取平面济源,采用高效RANSAC方法从点云中提取平面基元,再利用MCMD‑Z方法对提取的平面进行出差剔除,拟合高精度平面基元;
[0031] 计算出平面基元的方程;
[0032] 将提取平面转换为非线性约束整数规划的问题并求解,具体的,采用蒙特卡罗方法求解得到提取的平面的相对最优解。
[0033] 进一步的,平面基元的计算方程如下:
[0034] 利用平面基元内点的共勉关系抽象出共面的平面基元φ={φ1,φ2,…,φN},其中,设平面 φ i对应的定点记 作 剩余的 点为
[0035] 平面基元φi对应的方程记为Fi(x,y,z)=0,其中i=1,2,…,N,平面方程的表达式为Ax+By+Cz=0,(C≠0),采用多点最小二乘法拟合平面方程,得到对应的方程集合为F={F1,F2,…,FN},将R”中的点依次代入F中,若满足方程Fi则将R”中对应的点加入到 中得到 整理得到
[0036] 进一步的,基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
[0037] 从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点;
[0038] 以所述种子点为中心,遍历所述种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的反向量是否具有相似性;
[0039] 将具有相似性的所述邻域点与所述种子点合并,并从合并生成的堆栈中重新随机选取一个种子点,重复以种子点为中心,遍历种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的法向量是否具有相似性的步骤;
[0040] 当所述堆栈为空时,重复从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点的步骤,直至所述三主桁钢梁表面密集点云中的每个点均分割有归属区域;
[0041] 得到所述三主桁钢梁的各归属区域,所述归属区域即为分割区域。
[0042] 进一步的,对三维扫描仪获得的数据进行处理,具体包括以下步骤:
[0043] 对扫描得到的原始数据进行处理,去除噪声和异常点;
[0044] 对三主桁钢梁的实际扫描数据进行拼接处理,生成完整的三维模型,为后续的分析提供准确的数据基础
[0045] 对三维模型进行剖面提取,得出不同高度、不同方向的钢梁面形态,便于观察和分析;
[0046] 将实测数据与理论数据进行形态匹配,通过将实测数据匹配到的理论数据的位置,从而得出实测数据在空间位置上的准确信息;
[0047] 将处理后的数据进行可视化展示,以图形化的方式呈现出三主桁钢梁的形态和间结构信息。
[0048] 另一方面,本发明内容还包括一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节系统,执行前述的一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法,包括三维激光扫描仪、设置在钢桁拱桥上的三主桁钢梁、数据处理终端和千斤顶高程自动控制设备,其中:
[0049] 所述三维激光扫描仪对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行检测,获得检测的数据,并通过WiFi网络传输给数据处理终端;
[0050] 所述数据处理终端将获取到的数据与计算理论数据信息进行对比分析,得到数据分析结果;
[0051] 所述千斤顶高程自动控制设备对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行调整。
[0052] 本发明的有益效果:
[0053] 1、本发明提供的一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法,通过对三维激光扫描仪得到的数据进行处理、建模,从而分析三主桁钢梁的高度差是否超出误差范围,确定需要调节的部位和调节方向,并根据理论数据对三主桁钢梁进行调节,借助模型进行分析,使分析结果更加直观,能准确地判断出需要调节的部位,并具有针对性的进行调节;
[0054] 2、本发明公开的一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法还公开了三维激光扫描待测三主桁钢梁,得到表面密集点云,通过对表面密集点云进行平面分割而得到拟合平面,通过对拟合平面的投影点集进行计算从而得到对应的高度差,这种计算方式更加精准地计算出钢桁梁横向高度差,解决现有技术中精度较低的技术问题。附图说明
[0055] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述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。
[0056] 图1为本发明一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节方法的总体步骤流程图
[0057] 图2为本发明步骤S1的进一步详细步骤流程图;
[0058] 图3为本发明一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节系统的整体工作原理图。

具体实施方式

[0059] 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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0060] 三维激光扫描技术的原理为:利用激光测距的原理,通过记录三主桁钢梁边桁和中桁位置表面大量的密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,快速复建出三主桁钢梁的三维模型及线、面、体等各种土建数据,然后与理论数据进行对比分析,根据响应的分析结果,发出响应的操作指令。
[0061] 基于此,本申请实施例提供的基于三维激光扫描的三主桁钢梁横向高度差调节方法,通过三维激光扫描技术获取结构准确的三维模型数据,从而更精准地对结构进行调节,如图1所示,具体包括以下步骤:
[0062] 步骤S1、使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据;
[0063] 步骤S2、对扫描得到的三维模型进行分析,确定三主桁钢梁在横向高度差方向需要进行调节;
[0064] 步骤S3、根据分析结果,设计出适合的横向高度差调节方案,确定需要调节的部位和调节方向;
[0065] 步骤S4、根据设计方案的理论数据,对三主桁钢梁进行横向高度差的调节;
[0066] 步骤S5、调节之后,通过三维激光扫描仪对三主桁钢梁再次进行扫描,获得调节后的三维模型数据,并将调节后的三维模型数据与调节前的模型数据进行比较,确保调节效果符合要求。
[0067] 具体的,在本申请实施例中,如图2所示,步骤S1中,使用三维激光扫描仪对三主桁钢梁进行扫描,获取构建三维模型的输入数据,具体包括以下步骤:
[0068] 步骤S110、激光扫描待测三主桁钢梁,生成三主桁钢梁表面密集点云;
[0069] 步骤S120、对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域;
[0070] 步骤S130、从各分割区域中确定三主桁钢梁的支撑结构和底座区域,对支撑结构和底座区域分别进行拟合,得到两个拟合平面;
[0071] 步骤S140、将三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差。
[0072] 具体的,步骤S140中,将所述三主桁钢梁的支撑结构和底座区域的每个点分别投影至两个拟合平面中,对所述拟合平面中的投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的钢桁梁横向高度差,具体包括以下步骤:
[0073] 步骤S1401、将三主桁钢梁区域投影面积大的拟合平面作为投影面,将所述三主桁钢梁区域内的每个点投影至所述投影面上,得到投影点集;
[0074] 步骤S1402、将三主桁钢梁区域投影面积小的拟合平面作为切片面,基于所述投影点集相对所述切片面之间的距离对所述投影点集进行切片计算,得到每个切片对应的横向高度差。
[0075] 具体的,在本申请实施例中,步骤S120中,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行平面分割,得到所述三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
[0076] 步骤S1201、基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
[0077] 步骤S1202、基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域。
[0078] 具体的,在本申请实施例中,步骤S1201中,基于主成分分析法估算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量,具体包括以下步骤:
[0079] 步骤S12011、对所述三主桁钢梁表面密集点云进行局部邻域搜索,确定个采样点以及各采样点对应的局部邻近点;
[0080] 步骤S12012、基于采样点和局部临近点拟合局部最小二乘平面;
[0081] 步骤S12013、将所述局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵,并对所述邻域协方差矩阵进行特征值分解;
[0082] 步骤S12014、将所述邻域协方差矩阵的最小特征值所对应的特征向量确定为所述采样点的估计法向量;
[0083] 步骤S12015、计算所有所述采样点的估计法向量,得到所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量。
[0084] 进一步的,步骤S12013中,将局部最小二乘平面转换为邻域协方差矩阵具体包括以下步骤:
[0085] 步骤S120131、计算所述三主桁钢梁表面密集点云的法向量;
[0086] 步骤S120132、从点云中提取平面济源,采用高效RANSAC方法从点云中提取平面基元,再利用MCMD‑Z方法对提取的平面进行出差剔除,拟合高精度平面基元;
[0087] 步骤S120133、计算出平面基元的方程:
[0088] 利用平面基元内点的共勉关系抽象出共面的平面基元φ={φ1,φ2,…,φN},其中,设平面 φ i对应的定点记作 剩余的点 为
[0089] 平面基元φi对应的方程记为Fi(x,y,z)=0,其中i=1,2,…,N,平面方程的表达式为Ax+By+Cz=0,(C≠0),采用多点最小二乘法拟合平面方程,得到对应的方程集合为F={F1,F2,…,FN},将R”中的点依次代入F中,若满足方程Fi则将该点加入到 中得到整理得到
[0090] 步骤S120134、将提取平面转换为非线性约束整数规划的问题并求解,具体的,采用蒙特卡罗方法求解得到提取的平面的相对最优解。
[0091] 具体的,在本申请实施例中,步骤S1202中,基于区域生长算法以及所述法向量,对所述三主桁钢梁表面密集点云进行分割,得到所述待测三主桁钢梁的各分割区域,具体包括以下步骤:
[0092] 步骤S12021、从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点;
[0093] 步骤S12022、以所述种子点为中心,遍历所述种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的反向量是否具有相似性;
[0094] 步骤S12023、将具有相似性的所述邻域点与所述种子点合并,并从合并生成的堆栈中重新随机选取一个种子点,重复以种子点为中心,遍历种子点的邻域,判断邻域点与所述种子点的法向量是否具有相似性的步骤;
[0095] 步骤S12024、当所述堆栈为空时,重复从所述三主桁钢梁表面密集点云中随机选取一个未赋予属性的种子点的步骤,直至所述沿河表面密集点云中的每个点均分割有归属区域;
[0096] 步骤S12025、得到所述三主桁钢梁的各归属区域,所述归属区域即为分割区域。
[0097] 具体的,在本申请实施例中,对三主桁钢梁进行横向高度差的调节方式包括:
[0098] 一方面,通过调整钢梁的制作高度来改变三主桁钢梁的横向高度差,可以使用可调节高度的制作或者增加垫片的方式来实现;
[0099] 另一方面,在三主桁钢梁的连接部位加装调节装置,通过调整装置来改变梁的高度差,常见的调节装置包括螺栓垫圈、调高器等;
[0100] 再者,在三主桁钢梁的设计中,可以采用不同直径的衡量,让其高度差形成固定的结构设计,从而调节三主桁钢梁的横向高度差。
[0101] 在本申请的另一实施例中,通过将扫描数据与理论数据进行对比,从而判断三主桁钢梁的横向高度差是否处于正常范围内,具体的:
[0102] 首先需要获取三主桁钢梁的理论数据,包括结构的设计档案、制图等相关资料,以此为基础进行对比分析;
[0103] 使用三维激光扫描仪获取三主桁钢梁的实测数据,然后对扫描数据进行后处理,如数据清洗、剖面提取等操作,以得到精确的三维模型;
[0104] 由于理论数据和扫描数据分别处于不同的坐标系中,需要将其进行对齐。一般采用在立体模型上设置标记点来进行匹配,以实现精确对齐;
[0105] 将理论数据和扫描数据进行对比分析。对比分析可以从多个度出发,如高度值差异、截面形状的差异立体形态变化等方面进行综合比较,以得出两者之间的相似度和差异性;
[0106] 结合实际的设计要求和实测数据分析结果,进行判定并得出结论。如果实测数据与理论数据存在较大差异,需要进行钢梁调整或加固等措施,以确保其安全性。
[0107] 具体的,在本申请实施例中,通过以下方式处理通过三维扫描仪获得的数据:
[0108] 对扫描得到的原始数据进行处理,去除噪声、异常点等无用数据,从而提高数据的准确性;
[0109] 对三主桁钢梁的实际扫描数据进行拼接处理,生成完整的三维模型,为后续的分析提供准确的数据基础;
[0110] 对三维模型进行剖面提取,得出不同高度、不同方向的钢梁面形态,便于观察和分析;
[0111] 将实测数据与理论数据进行形态匹配,通过将实测数据匹配到的理论数据的位置,从而得出实测数据在空间位置上的准确信息;
[0112] 将处理后的数据进行可视化展示,以图形化的方式呈现出三主桁钢梁的形态和间结构信息,从而更直观地呈现数据分析结果。
[0113] 进一步的,在本申请的实施例中,将实测数据与理论数据进行形态匹配,具体包括以下步骤:
[0114] 将实测数据与理论数据统一到同一个坐标系中。一般可以通过在扫描过程中设置参考标记点或特征点,然后在后续处理中利用这些点进行坐标系对齐;
[0115] 选择一些具有明显特征或辨识度高的点进行匹配,比如突出的角点、明确的几何特征等。通过在实测数据和理论数据中找到相应的特征点,并利用特征点的坐标信息进行匹配;
[0116] 采用三维模型拟合的方法,将实测数据与理论数据进行形态匹配,通过对实测数据进行参数化表示,并利用参数化的拟合模型与理论数据进行拟合匹配。
[0117] 具体的,通过三维拟合的方法将实测数据与理论数据进行形态匹配,包括以下步骤:
[0118] 将实测数据表示为一组参数化的三维空间数据,以此为基础进行计算和拟合,在本申请实施例中,参数化方法包括坐标描述法、曲线描述法和曲面描述法;
[0119] 进而,选择拟合模型,建立模型描述实测数据的形态和位置;
[0120] 通过最小二乘法计算相关参数,从而得到理论模型和实测数据之间的关系;
[0121] 将计算出的参数与理论模型模拟出来的三维空间数据进行拟合,从而比较实测数据和理论数据之间的匹配度;
[0122] 通过对模型拟合后的结果进行观察和分析,结合实测数据的精度进行调整和优化,从而提高模型拟合的准确性和可靠性。
[0123] 在形态匹配过程中,可以较为直观地观察和比较实测数据与理论数据之间的差异,如果差异较大,对数据进行调整,以更好地匹配实测和理论数据。
[0124] 进一步的,在本申请实施例中,三主桁钢梁的实际扫描数据往往会受到载荷、变形、材料性质等的影响,因此通常情况下实际扫描数据往往呈现出非线性特征,因此,在本申请实施例中,使用非线性模型描述实测数据的形态和位置。
[0125] 另一方面,本申请实施例还提供一种基于三维激光扫描的三主桁钢横向高度差调节系统,如图3所示,包括三维激光扫描仪、设置在钢桁拱桥上的三主桁钢梁、数据处理终端和千斤顶高程自动控制设备,其中:
[0126] 所述三维激光扫描仪对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行检测,获得检测的数据,并通过WiFi网络传输给数据处理终端;
[0127] 所述数据处理终端将获取到的数据与计算理论数据信息进行对比分析,得到数据分析结果,具体的数据信息分析过程如前述部分公开的内容,在此不再进行赘述;
[0128] 所述千斤顶高程自动控制设备对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行调整。
[0129] 进一步的,在本申请实施例中,若分析结果在误差范围内,则不予干涉,若分析结果超出误差范围,则通过千斤顶高程控制设备对钢桁拱桥上的三主桁钢梁进行调整,调整后再用三维扫描仪对三主桁钢梁的横向高度差进行检测,直至误差在安全范围内。
[0130] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统,装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
[0131] 在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
[0132] 所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0133] 另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0134] 所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,read‑only memory)、随机存取存储器(RAM,random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0135] 在说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0136] 以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,所述本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
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