[发明专利]基于全站扫描技术和逆向算法的桥梁组装仿真测试方法

说明书

本发明公开了一种基于全站扫描技术和逆向算法的桥梁组装仿真测试方法，应用全站扫描技术获取各板单元和节段高精度三维点云，利用逆向算法计算各板单元和节段特征点的实测理论三维坐标信息；同时建立各板单元、节段和整体的理论三维模型；在实测坐标系和理论坐标系间利用特征点间的对应关系，建立基于抽样一致性算法的理论三维坐标转换模型，将实测点云转换为理论坐标系下的点云；通过转换后的三维点云与理论模型比对，获得桥梁板单元和节段的尺寸偏差；在节段空间几何尺寸满足设计和规范要求后，比对相邻节段的拼接位置的偏差，必要时微调特征点坐标；最后分析统计特征点的理论三维坐标，作为施工放样依据。本发明能够达到精细化和智能化施工。

技术领域

本发明涉及桥梁组装技术领域，尤其涉及一种基于全站扫描技术和逆向算法的桥梁组装仿真测试方法。

背景技术

传统的桥梁在组装前的预检测技术，是利用全站仪和钢尺等方式进行钢构件的几何尺寸检测，工厂预拼装过程是通过地样进行检测。现阶段出现了以三维测量技术为基础的虚拟拼装和检测方法，主要以：“公开号：CN106354950A，专利名称：一种钢结构预拼装方法及系统”和“公开号：CN106886659A，专利名称：基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法”两种方法为代表。其中，第一种方法：CN106354950A的专利方法在钢结构预拼装时，使用三维测量技术测量工件真实值，并实时与设计模型比对，修正设计值模型得到真实值模型，再将真实值模型进行预拼装，省去工厂实地拼装过程。在钢结构截面处，架设传感器，布置校准设备，使用探针探触钢箱梁截面，与设计模型比对，得到制造误差值。并可在软件中实现虚拟拼装，将测量所得的真实值模型在软件中实时拼装，直观得到能否拼接的结论。第二种方法：CN106886659A的专利方案提供一种基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，包括检测钢结构梁段的制造误差和整桥虚拟预拼装。其中：检测钢结构梁段的制造误差包括根据设计数据建立钢结构梁段的理论模型、获得钢结构梁段的实测模型、以及将钢结构梁段的理论模型和实测模型进行比较来检测制造误差等步骤；桥梁虚拟预拼装包括将钢结构梁段的实测模型进行坐标转换、将所有钢结构梁段进行全桥整体虚拟预拼装等步骤。

本发明人在实施本发明的过程中发现，现有技术中存在以下技术问题：第一种方法获取点云精度比较复杂，专利考虑了三维激光扫描仪获取点云精度不高的缺点，采用了其他设备(如探针等)，综合获取相关信息，显得比较繁琐。第二种方法对钢结构制作过程的精度和三维激光扫描仪的精度匹配性研究不够；而且上述两种方法较少涉及到实测点云和理论模型间的坐标转换，没有考虑钢结构中特征控制点的匹配，可能会引起较大误差。此外，这两种方法都没有解决如何利用预拼装结果指导现场安装的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于全站扫描技术和逆向算法的桥梁组装仿真测试方法，能够更好地指导桥梁施工，达到精细化和智能化施工的目的。

本发明一实施例提供一种基于全站扫描技术和逆向算法的桥梁组装仿真测试方法，包括：

利用全站扫描仪对待安装的桥梁的各板单元和节段进行三维扫描，获得所述各板单元和节段的三维点云数据；

利用逆向算法计算各板单元和节段特征点的实测理论三维坐标信息，同时建立各板单元、节段和整体的理论三维模型，在实测坐标系和理论坐标系间利用特征点间的对应关系，建立基于抽样一致性算法的理论三维坐标转换模型；

将所述各板单元和节段的三维点云数据转换为理论坐标系下的点云，通过转换后的三维点云与理论模型比对，获得所述各板单元和节段的尺寸偏差；

比对相邻节段的拼接位置的偏差，根据偏差比对结果生成各相邻拼接的节段的扫描特征点的微调建议，并基于所述微调建议生成各拼接节段扫描特征点新的理论三维坐标统计表，供现场放样人员使用。