基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法技术

本发明专利技术提供一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法。方法包括利用三维激光进行扫描，获取当前塔式起重机的三维结构图形，并构建第一坐标系；选取相同型号标准塔式起重机的三维结构图形构建第二坐标系；将第一坐标系与第二坐标系重合，重合的坐标点记作第二坐标系坐标点；将第二坐标系去除，并对第一坐标系中重合坐标点之外的剩余的坐标点进行标记；将当前塔式起重机三维结构图形上被标记的坐标点对应的部位作为检查中出现问题的部位。本发明专利技术通过三维激光扫描获取塔式起重机三维图形，并将获取的塔式起重机三维图形与标准塔式起重机形成的三维图形进行比较，全面检查塔式起重机部件的破损和变形情况，提高了塔式起重机的安全性。

【技术实现步骤摘要】
基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法
本专利技术涉及建筑设备，尤其涉及一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法。
技术介绍
为了加强建设施工现场塔式起重机的安全管理，减小安全事故的发生，在使用塔式起重机需要进行安全检查，以保证塔式起重机的安全使用。现有技术中，对于塔式起重机的安全检查是通过安检人员通过观察每一个部件和连接处进行检查，这种检查方法既浪费时间，又容易忽略塔式起重机的微变形或者结构裂痕，安检不全面。同时，在检查微小的损伤时，需要安检人员使用专门的设备在焊接或者受力结构仔细检查，严重影响设备的安检时间，也会对安检人员造成一定的危险性。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法，以至少解决现有技术中的以上技术问题中的至少一项。为达到上述目的，本专利技术提供一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法，包括：利用三维激光对待检查的当前塔式起重机整体结构表面进行扫描，获取当前塔式起重机的三维结构图形；选取所述当前塔式起重机三维结构图形的底座中心作为原点构建第一坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述当前塔式起重机的多个预定部位的坐标点；获取与所述当前塔式起重机型号相同的标准塔式起重机的三维结构图形；选取所述标准塔式起重机的三维结构图形的底座中心作为原点构建第二坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述标准塔式起重机与所述当前塔式起重机的多个预定部位分别相对应的多个预定部位的坐标点；将第一坐标系的原点和坐标轴与第二坐标系的原点和坐标轴重合设置,并确定第一坐标系与第二坐标系中重合的坐标点，作为重合坐标点；将所述第二坐标系去除，并对所述第一坐标系中所述重合坐标点之外的剩余的坐标点进行标记；将所述当前塔式起重机三维结构图形上被标记的坐标点对应的部位作为检查中出现问题的部位。在一实施方式中，确定第一坐标系与第二坐标系中重合的坐标点包括：选取所述第一坐标系中的坐标点P1和所述第二坐标系中的与之对应的坐标点P2，即同位点P1和同位点P2计算在所述第一坐标系和在所述第二坐标系重合设置时，同位点P1和同位点P2中各坐标点之间的距离，并代入式1-3，式1-3如下：其中，为同位点P1在所述第一坐标系下的点云数据坐标，为同位点P2在所述第二坐标系下的点云数据坐标，σ为三维扫描激光的标称精度；选取所述第一坐标系和所述第二坐标系中同时满足式1-3的同位点作为所述重合坐标点。在一实施方式中，还包括：选取三维激光扫描，获取与所述当前塔式起重机相邻的相邻塔式起重机的三维结构图形，并以各自底座中心为旋转点进行旋转；选取所述当前塔式起重机三维结构图形旋转形成轨迹的坐标点作为第一坐标点集合；选取所述相邻塔式起重机三维结构图形旋转形成轨迹的坐标点作为第二坐标点集合；计算第一坐标点集合中坐标点与第二坐标点集合中坐标点之间的距离；标记第一坐标点集合中坐标点与第二坐标点集合中坐标点之间的距离小于等于2个单位距离的数量，并在标记的坐标点的数量大于0时，发出预警。在一实施方式中，还包括：选取三维激光扫描获取的周围障碍物的三维图形；选取障碍物的三维图形的坐标点形成第三坐标点集合；分别计算第一坐标点集合和第二坐标点集合中坐标点到第三坐标点集合中坐标点之间的距离；标记第一坐标点集合中坐标点和第二坐标点集合中坐标点与第三坐标点集合之间的距离小于等于0.6个单位距离的数量，并在标记的坐标点的数量大于0时，发出预警。在一实施方式中，还包括：选取当前塔式起重机的底面坐标点，并将选取的坐标点形成第一平面；以所述标准塔式起重机的轴心线作为所述第二坐标系中Z轴，并选取所述第二坐标系中X轴和Y轴构成的平面作为第二平面；计算第一平面和第二平面之间的夹角θ；当θ＞0°时，标记第一平面为倾斜面，并发出预警；当第一平面和第二平面平行时，则塔式起重机底面正常。在一实施方式中，还包括：选取当前塔式起重机三维图形中的塔身的第一轴心线；计算第一轴心线对第一平面的侧向垂直度α；其中，α满足下列公式1、公式2、公式3中任意一种：式中，N、E以及U表示站心坐标系中的方位坐标系，(N1,E1,U1)为所述第一轴心线上观测点的站心坐标系下的点云数据，(N0,E0,U0)为所述第一平面的中心点的站心坐标系下的点云数据，L为所述塔式起重机的塔身长度，Vf为风速，af为风的加速度；当α≤4/1000时，则塔身无倾斜；当α＞4/1000时，则塔身倾斜，并发出预警；还包括：选取当前塔式起重机三维图形中最高附着点以下塔身的第二轴心线；计算第二轴心线对第一平面的侧向垂直度β，其中，β满足公式4；式中，(N2,E2,U2)为所述第二轴心线上观测点的站心坐标系下的点云数据，(N0,E0,U0)为所述第一平面中心点的站心坐标系下的点云数据；当β≤2/1000时，则最高附着点以下塔身无倾斜；当β＞2/1000时，则最高附着点以下塔身倾斜，并发出预警。在一实施方式中，还包括：选取三维激光扫描获取的当前塔式起重机的三维图形构建三维塔机模型；将构建的三维塔机模型放置于模拟器中模拟各主要受力件的承载能力；将模拟获取的各主要受力件承载能力与标准塔式起重机主要受力件的承载能力比较；将模拟获取的主要受力件承载能力小于等于标准塔式起重机同一主要受力件承载能力95％的主要受力件在三维塔机模型中进行标注，并发出预警。在一实施方式中，所述构建三维塔机模型包括：获取形成三维图形的当前塔式起重机的材料特征；筛选通过三维激光扫描获取的当前塔式起重机三维图形中主要受力件；获取筛选的主要受力件的表面粗糙度；获取当前塔式起重机上各连接螺栓以及销轴的型号和使用年限；通过将获取的材料特征、主要受力件、表面粗糙度以及连接螺栓和销轴分别形成于三维图形中，以构成三维塔机模型。在一实施方式中，还包括模拟三维塔机模型的风力承载能力，具体方法包括：将模拟的当前塔式起重机的三维塔机模型中的起重臂伸直并垂直于风向；显示三维塔机模型中各主要受力件的受力，并记录三维塔机模型在承载范围内不同风力的造成偏转距离；通过获取的偏转距离计算出不同风力下三维塔机模型的起重臂的移动精度；按照风级逐渐增加风力，并记录三维塔机模型的最大承载风力；将获取的三维塔机模型在不同风力下移动精度和最大承载风力与标准塔式起重机在相同条件下的移动精度和风力进行比较；当模拟获取的三维塔机模型的移动精度和最大承载风力小于等于标准塔式起重机在相同条件下的移动精度和风力的95％，则对形成三维塔机模型的当前塔式起重机发出预警。在一实施方式中，所述按照风级逐渐增加风力，并记录三维塔机模型最大承载风力的具体步骤包括：选取标准塔式起重机的主要受力件的最大承载能力；按照选取的标准塔式起重机的主要受力件的最大承载能力为最大值确定多个受力区域；其中，每个受力区域的受力值使用不同颜色的数值进行表示；将三维塔机模型中个主要受力件模拟过程中所受力的值使用确定的多个所述受力区域显示；按照风级逐渐增加风力，并按照主要受力件在风力模拟中受力值的颜色变化，改变增加风力的速度；其中，主要受力件风力模拟中受力值的颜色变化一次，风级增加的速度减小一次；选取三维塔机模型发生形变或者达到所述标准塔式起重机的主要受力件的最大承载能力时的风力作为所述三维塔机模型的最大承载风力。本专利技术通过三维激光扫描技术，获取待检查的塔式起重机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法，其特征在于，包括：利用三维激光对待检查的当前塔式起重机整体结构表面进行扫描，获取当前塔式起重机的三维结构图形；选取所述当前塔式起重机三维结构图形的底座中心作为原点构建第一坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述当前塔式起重机的多个预定部位的坐标点；获取与所述当前塔式起重机型号相同的标准塔式起重机的三维结构图形；选取所述标准塔式起重机的三维结构图形的底座中心作为原点构建第二坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述标准塔式起重机与所述当前塔式起重机的多个预定部位分别相对应的多个预定部位的坐标点；将第一坐标系的原点和坐标轴与第二坐标系的原点和坐标轴重合设置,并确定第一坐标系与第二坐标系中重合的坐标点，作为重合坐标点；将所述第二坐标系去除，并对所述第一坐标系中所述重合坐标点之外的剩余的坐标点进行标记；将所述当前塔式起重机三维结构图形上被标记的坐标点对应的部位作为检查中出现问题的部位。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光扫描技术的塔式起重机检验方法，其特征在于，包括：利用三维激光对待检查的当前塔式起重机整体结构表面进行扫描，获取当前塔式起重机的三维结构图形；选取所述当前塔式起重机三维结构图形的底座中心作为原点构建第一坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述当前塔式起重机的多个预定部位的坐标点；获取与所述当前塔式起重机型号相同的标准塔式起重机的三维结构图形；选取所述标准塔式起重机的三维结构图形的底座中心作为原点构建第二坐标系，并确定所述第一坐标系下，所述标准塔式起重机与所述当前塔式起重机的多个预定部位分别相对应的多个预定部位的坐标点；将第一坐标系的原点和坐标轴与第二坐标系的原点和坐标轴重合设置,并确定第一坐标系与第二坐标系中重合的坐标点，作为重合坐标点；将所述第二坐标系去除，并对所述第一坐标系中所述重合坐标点之外的剩余的坐标点进行标记；将所述当前塔式起重机三维结构图形上被标记的坐标点对应的部位作为检查中出现问题的部位。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定第一坐标系与第二坐标系中重合的坐标点包括：选取所述第一坐标系中的坐标点P1和所述第二坐标系中的与之对应的坐标点P2，即同位点P1和同位点P2计算在所述第一坐标系和在所述第二坐标系重合设置时，同位点P1和同位点P2中各坐标点之间的距离，并代入式1-3，式1-3如下：其中，为同位点P1在所述第一坐标系下的点云数据坐标，为同位点P2在所述第二坐标系下的点云数据坐标，σ为三维扫描激光的标称精度；选取所述第一坐标系和所述第二坐标系中同时满足式1-3的同位点作为所述重合坐标点。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：选取三维激光扫描，获取与所述当前塔式起重机相邻的相邻塔式起重机的三维结构图形，并以各自底座中心为旋转点进行旋转；选取所述当前塔式起重机三维结构图形旋转形成轨迹的坐标点作为第一坐标点集合；选取所述相邻塔式起重机三维结构图形旋转形成轨迹的坐标点作为第二坐标点集合；计算第一坐标点集合中坐标点与第二坐标点集合中坐标点之间的距离；标记第一坐标点集合中坐标点与第二坐标点集合中坐标点之间的距离小于等于2个单位距离的数量，并在标记的坐标点的数量大于0时，发出预警。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：选取三维激光扫描获取的周围障碍物的三维图形；选取障碍物的三维图形的坐标点形成第三坐标点集合；分别计算第一坐标点集合和第二坐标点集合中坐标点到第三坐标点集合中坐标点之间的距离；标记第一坐标点集合中坐标点和第二坐标点集合中坐标点与第三坐标点集合之间的距离小于等于0.6个单位距离的数量，并在标记的坐标点的数量大于0时，发出预警。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：选取当前塔式起重机的底面坐标点，并将选取的坐标点形成第一平面；以所述标准塔式起重机的轴心线作为所述第二坐标系中Z轴，并选取所述第二坐标系中X轴和Y轴构成的平面作为第二平面；计算第一平面和第二平面之间的夹角θ；当θ＞0°时，标记第一平面为倾斜面，并发出预警；当第一平面和第二平面平行时，则塔式起重机底面正常。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：选取当前塔式起重机三维图形中的塔身的第一轴心线；计算第一轴心线对第一平面的侧向垂直度α；其中，α满足下列公式1、公式2、公式3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周命端，周乐皆，罗德安，丁克良，王坚，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11