一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法技术

一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，通过使用无人机航飞对目标区域输变电工程中的钢结构衔接部位进行建模得到航飞倾斜摄影模型；构建与航飞倾斜摄影模型对应的BIM模型，将两模型重合后，选择三维空间检测范围并提取该范围内的三维模型空间数据特征；计算BIM模型与行业标准工艺模型中焊接点和螺丝的属性偏差，筛选出所有属性偏差大于所设定阈值时，判定BIM模型中得焊接点和螺丝不符合工艺标准，存在松动、腐蚀等现象。本发明专利技术可以有效解决钢结构高空部分安装质量验收的难题，通过无人机航测技术对高空钢结构进行三维建模，智能分析钢机构施工质量，对于螺栓松动、焊接口腐蚀等现象智能定位，可实现钢结构施工智能化验收。施工智能化验收。施工智能化验收。

【技术实现步骤摘要】
一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法


[0001]本专利技术涉及电力施工钢结构施工验收领域，具体涉及基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法。

技术介绍

[0002]输变电工程建设过程中，钢结构施工是整个工程施工当中最重要的一个环节，钢结构施工具有高风险性、结构复杂等特点，且钢结构施工完成之后属于隐蔽工程，所以钢结构施工质量验收对整个工程至关重要，关系到后期施工和运行的安全问题。目前，电力公司在输变电工程钢结构验收方面所采取的方法主要基于二维的形式展开，主要靠图纸查验、材料进场管控和工艺培训等方法进行，对于高空钢结构衔接部位的螺丝松动、焊接点质量标准等关键工序的验收比较困难。因此，研究有效实用的变电工程智能验收方法，显得必要。
[0003]此外，目前对于变电站施工钢结构施工质量验收主要采用的方法是根据物料清单、图纸与施工现场实际用料之间的对比结果进行质量验收，而对于高空的钢结构安装质量的验收比较困难，还存在一定的安全隐患。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供基于倾斜摄影技术的变电站工程钢结构安装智能验收方法。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，使用无人机航飞对目标区域输变电工程中的钢结构衔接部位拍摄倾斜摄影的图像，并根据图像建模得到航飞倾斜摄影模型；
[0008]步骤2，构建与步骤1得到的航飞倾斜摄影模型对应的BIM模型，拆分BIM模型中的三维几何数据并进行压缩，之后将压缩后的三位几何数据重建还原为BIM模型；；
[0009]步骤3，将步骤2中BIM模型与行业标准工艺模型进行比对，判定BIM模型中的焊接点和螺丝是否符合工艺标准。
[0010]步骤1包括以下内容：
[0011]步骤1.1，建立目标区域与无人机之间的通讯连接，使用无人机对目标区域输变电工程中所有钢结构衔接部位螺栓位置和接口焊点进行精细补拍；
[0012]步骤1.2：利用相机姿态恢复方法构建出多视角相机姿态并产生目标区域输变电工程中钢结构衔接部位螺栓位置和接口焊点的稀疏三维点云，使用RANSAC算法对稀疏三维点云进行粗差剔除，并将产生的稀疏三维点云与步骤1.1采集的补拍图片进行匹配；
[0013]步骤1.3：对步骤1.2生成的稀疏三维点云引用三维密集点云匹配方法(ICP)得到精确的三维密集点云，并通过任意两个相机的视角与目标点之间形成三角定位，对产生的三位密集点云数据进行取中，剔除
±
3个标准差的数据，并产单个像素点不大于原有像素的
三分之一的密集点云；
[0014]步骤1.4：将步骤1.3的匹配结果输入至TIN模型得到TIN三角网；
[0015]步骤1.5：对步骤1.4的TIN三角网进行纹理映射得到航飞倾斜摄影模型。
[0016]在步骤1.1中，所述精细补拍是指对螺栓安装位置进行6角度环绕拍摄，单张照片像素至少为200万。
[0017]步骤1包括对TIN三角网进行纹理映射得到航飞倾斜摄影模型，所述纹理映射满足以下映射关系：
[0018]设物体坐标为AA＝[X,Y,Z,1]T
,所对应的映射体点坐标为aa＝[x,y,1]T
；设投影矩阵为P，则：
[0019][0020]P＝M
×
V
[0021]其中，M为无人机相机的校验矩阵，V为外参矩阵，X为物体的x轴坐标值，Y为物体的y轴坐标值，Z为物体的z轴坐标值；x为映射体点x轴坐标值，y为映射体点y轴坐标值。
[0022]无人机相机的校验矩阵M满足以下关系式：
[0023][0024]其中，f
x
表示f
y
分别为水平与垂直方向无人机相机的焦距，以像素为单位；g
x
与g
y
分别为水平与垂直方向无人机相机像主点位移距离；
[0025]外参矩阵V满足以下关系式：
[0026][0027][0028][0029][0030][0031]其中，为轨迹因子矩阵，为角度因子矩阵，为第一角度矩阵，为第二角度矩阵，B0与L0分别为无人机机身中心点相对于飞行轨迹中心轴的x轴夹角与y轴夹角；
[0032]φ表示无人机的翻滚角；
[0033]θ表示无人机的俯仰角；
[0034]ψ表示无人机的偏航角。
[0035]步骤2包括以下内容：
[0036]步骤2.1，构建目标区域输变电工程中的钢结构衔接部位的BIM模型并对BIM模型中的三维几何数据进行压缩；
[0037]步骤2.2，将压缩后的数据进行重建还原为BIM模型。
[0038]步骤2.1包括以下内容：
[0039]步骤2.1.1，将BIM模型的三维几何数据与非三维几何数据进行拆分，并赋予非三维几何数据不重复的数字ID；
[0040]步骤2.1.2，对分离的三维几何数据进行压缩。
[0041]步骤2.2还原BIM模型的方法为：
[0042]首先将压缩后的三维几何数据从服务器端下载到客户端电脑设备内存，然后调用客户端电脑设备内存和显卡实时渲染三维几何数据，将三维几何数据与原BIM模型框架数据进行匹配，还原三维BIM模型。
[0043]在步骤3中计算BIM模型与行业标准工艺模型中焊接点和螺丝的属性偏差，属性包括：边缘线长短、角点位置、纹理、几何形状、表面、模型尺寸、模型中焊接点和螺丝相对坐标，当超过一半的属性偏差大于所设定阈值时，则认为不符合工艺标准。
[0044]步骤3包括以下内容：
[0045]步骤3.1，预制标准工艺模型库，标准模型库主要包含设计阶段产出的标准的施工图三维模型和历史工程数据模型，为模型标准工艺对比提供数据支撑。
[0046]步骤3.2，模型坐标匹配：通过检测平台对倾斜摄影原始点云经纬度坐标进行转换，生成XYZ相对空间坐标；
[0047]步骤3.3，选择三维空间检测范围并提取该范围中焊接点和螺丝的相关数据。
[0048]生成XYZ相对空间坐标的转换方法为：
[0049]设置倾斜摄影上某一点为原点A(a,b,c),即(0,0,0)点；取任意一点B(x,y,z)为测量点，则B点的相对坐标即[(x
‑
a)*0.0111,(y
‑
b)*0.0111,(z
‑
c)]。
[0050]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比：
[0051]通过本专利技术的应用，可以有效解决钢结构高空部分安装质量验收的难题，通过无人机航测技术对高空钢结构进行三维建模，智能分析钢机构施工质量，对于螺栓松动、焊接口腐蚀等现象智能定位，可实现钢结构施工智能化验收。
附图说明
[0052]图1为本专利技术一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法的流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，其特征在于，所述变电站工程钢结构安装智能验收方法包括以下步骤：步骤1，使用无人机航飞对目标区域输变电工程中的钢结构衔接部位拍摄倾斜摄影的图像，并根据图像建模得到航飞倾斜摄影模型；步骤2，构建与步骤1得到的航飞倾斜摄影模型对应的BIM模型，拆分BIM模型中的三维几何数据并进行压缩，之后将压缩后的三位几何数据重建还原为BIM模型；步骤3，将步骤2中BIM模型与行业标准工艺模型进行比对，判定BIM模型中的焊接点和螺丝是否符合工艺标准。2.根据权利要求1所述的一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，其特征在于，所述步骤1包括以下内容：步骤1.1：建立目标区域与无人机之间的通讯连接，使用无人机对目标区域输变电工程中所有钢结构衔接部位螺栓位置和接口焊点进行精细补拍；步骤1.2：利用相机姿态恢复方法构建出多视角相机姿态并产生目标区域输变电工程中钢结构衔接部位螺栓位置和接口焊点的稀疏三维点云，使用RANSAC算法对稀疏三维点云进行粗差剔除，并将产生的稀疏三维点云与步骤1.1采集的补拍图片进行匹配；步骤1.3：对步骤1.2生成的稀疏三维点云引用三维密集点云匹配方法(ICP)得到精确的三维密集点云，并通过任意两个相机的视角与目标点之间形成三角定位，对产生的三位密集点云数据进行取中，剔除
±
3个标准差的数据，并产生单个像素点不大于原有像素的三分之一的密集点云；步骤1.4：将步骤1.3的匹配结果输入至TIN模型得到TIN三角网；步骤1.5：对步骤1.4的TIN三角网进行纹理映射得到航飞倾斜摄影模型。3.根据权利要求2所述的一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，其特征在于，在所述步骤1.1中，所述精细补拍是指对螺栓安装位置进行6角度环绕拍摄，单张照片像素至少为200万。4.根据权利要求1或2所述的一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，其特征在于，所述步骤1包括对TIN三角网进行纹理映射得到航飞倾斜摄影模型，所述纹理映射满足以下映射关系：设物体坐标为AA＝[X,Y,Z,1]
T
,所对应的映射体点坐标为aa＝[x,y,1]
T
；设投影矩阵为P，则：P＝M
×
V其中，M为无人机相机的校验矩阵，V为外参矩阵，X为物体的x轴坐标值，Y为物体的y轴坐标值，Z为物体的z轴坐标值；x为映射体点x轴坐标值，y为映射体点y轴坐标值。
5.根据权利要求4所述的一种基于倾斜摄影的变电站工程钢结构安装智能验收方法，其特征在于，所述无人机相机的校验矩阵M满足以下关系式：其中，f
x
与f
y
分别表示水平与垂直方向无人机相机的焦距，以像素为单位；g
x
与g
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩倩，万浩，吴越，潘静娟，徐剑峰，贲树俊，张颖，陈杰，徐浚哲，
申请(专利权)人：南通电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：