基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法技术

本发明专利技术涉及一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，步骤一：通过钢结构详图软件建立钢结构深化模型；步骤二：布置激光反射标靶；步骤三：利用三维激光扫描设备对布置好激光反射标靶的构件进行扫描，形成构件的全息点云数据；步骤四：点云处理；步骤五：进行数字化预拼装，并基于优化算法对构件拼装进行纠偏；步骤六：将拼装完成的接头点云模型与详图软件建立的深化模型进行对比；步骤七：检测通过后，出具预拼装报告。本发明专利技术能够利用扫描仪及计算机快速完成钢结构数字化预拼装并提供拼装检测报告，指导钢结构的安装。

【技术实现步骤摘要】
基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法
本专利技术涉及一种数字化预拼装方法，具体的说是基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法。
技术介绍
目前，钢结构的预拼装主要采用传统的实体预拼装技术。传统预拼装技术就是将采用钢尺、拉线、放样吊线和检验模板等传统方法检验合格的单根钢构件按照设计图纸在拼装平台上拼装在一起，然后实测实量各对接口偏差及构件总体外形尺寸偏差的一种实体预拼装方法。拼装时，一般需搭设大量稳固牢靠的型钢拼装胎架，胎面高度应方便操作，其设置间距需满足拼装构件的侧向刚度要求。且构件应在自由状态下拼装，连接螺栓应能顺利穿入孔内。伴随着计算机及三维测量技术的发展，业内引入了基于测量的模拟预拼装技术，它是采用全站仪、GPS等测量构件接口的关键点坐标，把测量的局部坐标系统转换成全局坐标系，通过比较接口两边对应关键点的坐标来检查拼装的质量。这种方法大大地提高了预拼装的效率，降低了成本，在很多项目上都有应用，如上海中心，深圳平安金融中心等。模拟预拼装技术是根据各构件之间的空间关联性，在对构件接口的特征点进行坐标采集的基础上进行坐标转换，并在专用软件中进行数字建模，从而达到精度分析的一种方法。传统的预拼装技术及基于测量的模拟预拼装技术都有其局限性。传统预拼装方法往往需要大型场地，多台起重吊装设备以及大数量的胎架，消耗大量的人力物力，对于焊接接口，预拼装时还不能焊，只能靠临时加支撑等措施维持接口的连接，不仅耗费财力，而且带来了安全隐患，因此，传统预拼装方法存在低效率、高成本、长工期及安全隐患等缺点。基于测量的模拟预拼装技术虽然减少了对大型场地的要求及吊装设备的要求，弥补了传统预拼装技术的不足，但是通过构件接口的特征点的坐标比对来模拟预拼装，选取的特征点非常有限，不能完整的反映拼装节点的所有信息。例如复杂连接的使用就有局限性，通过有限的控制点，对于螺栓孔、隐蔽位置连接等不可能测出精确坐标信息，从而不能得到准确的预拼装结果。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，能够利用扫描仪及计算机快速完成钢结构数字化预拼装并提供拼装检测报告，指导钢结构的安装。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤一：通过钢结构详图软件建立钢结构深化模型，根据钢结构深化后的施工图纸对构件进行加工制作；步骤二：针对已经加工好的构件，在需要拼装的接头位置布置激光反射标靶，一个接头至少布置两个标靶；步骤三：利用三维激光扫描设备对布置好激光反射标靶的构件进行扫描，或者对局部已经拼装好的构件进行扫描，形成构件的全息点云数据；步骤四：利用点云处理软件，对点云进行拼接、降噪、精简处理；以激光反射标靶为界，将不具体参与连接的构件中间点云删掉，只保留接头部位的点云数据；步骤五：通过软件将接头部位的点云进行数字化预拼装，并基于优化算法对构件拼装进行纠偏；步骤六：将拼装完成的接头点云模型与详图软件建立的深化模型进行对比，得出预拼装模型各连接部位与原模型数值偏差，与钢结构制作、验收相关规范要求比对，给出检测数据，如果不满足要求，重新返厂进行修正；步骤七：数字化预拼装检测通过后，出具预拼装报告，指导施工安装。本专利技术的有益效果是：本方法通过三维扫描技术，得到构件的全息点云，能完整的反映包括螺栓孔、细小隐蔽零件在内的构件所有信息；通过布置激光反射标靶，可以在构件上形成特征点，对接头部位进行快速定位；利用激光反射标靶的特征点，将构件非接头部位点云删除，而只对拼装的接头部位点云数据进行处理，大大减少了点云处理的数量，减少了计算机的负担，从而大大提高了计算机预拼装的效率；利用基于优化算法的数字预拼装技术，将接头点云模型进行最优化预拼装和偏差比对。基于带标靶三维扫描及点云精简与比对的钢结构数字化预拼装技术，可以达到传统预拼装的效果，相比于模拟预拼装技术，三维扫描反映了真实的接头形状尺寸，与实际拼装效果一致，比模拟预拼装的效果更好。同时，由于直接采用拼装接头部位的点云模型进行预拼装和比对，数据量大大减少，预拼装步骤更简化，效率更高。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明：图1为布置激光发射标靶的结构示意图。图2为保留接头部位的点云的结构示意图。具体实施方式一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，它包括如下步骤：步骤一：通过钢结构详图软件建立钢结构深化模型，根据钢结构深化后的施工图纸对构件进行加工制作；步骤二：针对已经加工好的构件，如图1所示：在需要拼装的接头位置布置激光反射标靶1，一个接头至少布置两个标靶；步骤三：利用三维激光扫描设备对布置好激光反射标靶1的构件进行扫描，或者对局部已经拼装好的构件进行扫描，形成构件的全息点云数据；步骤四：利用点云处理软件，对点云进行拼接、降噪、精简处理；以激光反射标靶为界，如图2所示：将不具体参与连接的构件中间点云删掉，只保留接头部位的点云数据；步骤五：通过软件将接头部位的点云进行数字化预拼装，并基于优化算法对构件拼装进行纠偏；步骤六：将拼装完成的接头点云模型与详图软件建立的深化模型进行对比，得出预拼装模型各连接部位与原模型数值偏差，与钢结构制作、验收相关规范要求比对，给出检测数据，如果不满足要求，重新返厂进行修正；步骤七：数字化预拼装检测通过后，出具预拼装报告，指导施工安装。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤一：通过钢结构详图软件建立钢结构深化模型，根据钢结构深化后的施工图纸对构件进行加工制作；步骤二：针对已经加工好的构件，在需要拼装的接头位置布置激光反射标靶，一个接头至少布置两个标靶；步骤三：利用三维激光扫描设备对布置好激光反射标靶的构件进行扫描，或者对局部已经拼装好的构件进行扫描，形成构件的全息点云数据；步骤四：利用点云处理软件，对点云进行拼接、降噪、精简处理；以激光反射标靶为界，将不具体参与连接的构件中间点云删掉，只保留接头部位的点云数据；步骤五：通过软件将接头部位的点云进行数字化预拼装，并基于优化算法对构件拼装进行纠偏；步骤六：将拼装完成的接头点云模型与详图软件建立的深化模型进行对比，得出预拼装模型各连接部位与原模型数值偏差，与钢结构制作、验收相关规范要求比对，给出检测数据，如果不满足要求，重新返厂进行修正；步骤七：数字化预拼装检测通过后，出具预拼装报告，指导施工安装。

【技术特征摘要】
1.一种基于带标靶三维扫描的钢结构数字化预拼装方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤一：通过钢结构详图软件建立钢结构深化模型，根据钢结构深化后的施工图纸对构件进行加工制作；步骤二：针对已经加工好的构件，在需要拼装的接头位置布置激光反射标靶，一个接头至少布置两个标靶；步骤三：利用三维激光扫描设备对布置好激光反射标靶的构件进行扫描，或者对局部已经拼装好的构件进行扫描，形成构件的全息点云数据；步骤四：利用点云处理软件，对点云进行拼接、降...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘斯勇，罗兴隆，陈桥生，
申请(专利权)人：上海宝冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31