一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法，包括以下步骤：1)利用三维激光扫描仪对混塔进行扫描，将第一次作业数据设置为初始档案并进行点云拼接；2)利用数据处理平台对点云数据进行抽稀和降噪，根据得到的断面运用最小二乘拟合法生成塔筒中心坐标，将一定间距的断面中心坐标拟合出一条空间曲线表示塔筒的中心线；3)根据点云图，提取横向和纵向拼接缝两侧各5cm断面，比较两断面的差值得到拼接缝数据；4)采用灰度影像图识别方法判断混凝土病害区域，对大于0.1

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法


[0001]本专利技术涉及风电
，尤其涉及一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内中东南部区域高塔架风机越来越受到业主青睐，针对160米以上的高塔市场，全钢柔塔、桁架塔和钢混塔等不同技术路线的塔架均有应用，尤其采用纵向分片的钢混塔因其方便长途运输和模具种类少的特点，成本优势明显。经由工厂预制的分片混凝土构件在风机现场进行拼装，环向和纵向多采用螺栓和灌浆进行拼接，拼装过程采用全站仪和水平仪进行精度控制。
[0003]为检测塔架健康情况，防止倒塔事故发生，会在塔筒内壁若干部位安装应力应变传感器、振动传感器、倾角传感器等收集塔筒自身数据。随着塔筒高度进一步提升，获取有限监测点数据的点监测模式不足以全面评估塔架健康状态，急需要一种能够全面评估塔架健康状态的方法，以防止倒塔事故发生。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的为了全面评估塔架健康状态，提供一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法，能通过点云数据快速的计算出塔筒内径变形量、拼缝变形量、混凝土病害，以面监测的方式获取塔筒结构数据表征塔筒健康情况。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]1)在塔基处设置好永久标靶后，架设三维激光扫描仪，开始扫描作业并储存；
[0007]2)扫描作业结束后，通过USB接口导出数据，进行点云拼接；
[0008]3)点云拼接并质量检查后，通过数据平台进行数据后处理，并将第一次处理后的数据设置为初始档案数据；
[0009]4)对点云数据进行抽稀和降噪，根据得到的断面运用最小二乘拟合法生成塔筒中心坐标，将一定间距的断面中心坐标拟合出一条空间曲线表示塔筒的中心线；
[0010]5)根据点云图，提取横向和纵向拼接缝两侧各5cm断面，比较两断面的差值得到拼接缝数据；
[0011]6)采用现有的灰度影像图识别的方法判断混凝土病害区域，对大于0.1
㎡
的区域进行病害汇总；
[0012]7)下一个维护周期时，重复上述步骤1)、2)、4)、5)、6)得到新的塔筒中心线和拼接缝数据，设置为当前检测档案数据，与从初始档案数据中得到的塔筒的中心线和拼接缝数据做比对，得到内径变形量和拼缝变形量，按照差值标定变形程度；并出具健康检测报告。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术提供的基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法，利用三维激光扫描仪快速获取混塔内表面的三维点云数据，通过后台软件得到塔筒中心线和拼接缝数据，以及混凝土病害区域，将上述初始数据录入塔筒健康档案，将每次维护
周期得到的数据与初始档案数据进行比对，得到塔筒的变形情况和趋势，以面监测的方式获取塔筒结构数据表征塔筒健康情况，全面掌握塔筒健康状态，防止倒塔事故的发生。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的实施技术路线流程图；
[0015]图2为本专利技术融合后混塔段整体三维点云示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0017]本专利技术所述的三维激光扫描仪为目前市场上性能和精度可靠性高的徕卡P40和P50系列或Z+F站式扫描系列；标靶选用球状或平面标靶永久布设在塔筒底部，标靶高度按照公式(1)确定。
[0018][0019]式中；h——控制标靶高度(mm)；
[0020]L——标靶高度量测平均值(mm)；
[0021]R——控制标靶半径(mm)；
[0022]如图1所示为本专利技术的实施技术路线，包括以下步骤：
[0023]1)在塔基处设置好永久标靶后，架设三维激光扫描仪，开始扫描作业并储存；
[0024]2)扫描作业结束后，通过USB接口导出数据，进行点云拼接；
[0025]3)点云拼接并质量检查后，通过数据平台进行数据后处理，并将第一次处理后的数据设置为初始档案数据；
[0026]4)对点云数据进行抽稀和降噪，根据得到的断面运用最小二乘拟合法生成塔筒中心坐标，将一定间距的断面中心坐标拟合出一条空间曲线表示塔筒的中心线；
[0027]5)根据点云图，提取横向和纵向拼接缝两侧各5cm断面，比较两断面的差值得到拼接缝数据；
[0028]6)采用现有的灰度影像图识别的方法判断混凝土病害区域，对大于0.1
㎡
的区域进行病害汇总；
[0029]7)下一个维护周期时，重复上述步骤1)、2)、4)、5)、6)得到新的塔筒中心线和拼接缝数据，设置为当前检测档案数据，与从初始档案数据中得到的塔筒的中心线和拼接缝数据做比对，得到内径变形量和拼缝变形量，按照差值标定变形程度；并出具健康检测报告。
[0030]本专利技术相比安装在线式传感器采用点监测的方式具有成本低廉的优势，采用面监测的方式快速获取塔筒内表面三维数据，通过与初始健康档案数据比对得到塔筒的变形情况和趋势，全面掌握塔筒健康状态，防止倒塔事故的发生。
[0031]对所公开的实施例的上述说明，并不构成对本专利技术的保护范围的限制，凡是与本专利技术相同或相似的设计均属于本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光扫描的分片式混塔健康检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)在塔基处设置好永久标靶后，架设三维激光扫描仪，开始扫描作业并储存；2)扫描作业结束后，通过USB接口导出数据，进行点云拼接；3)点云拼接并质量检查后，通过数据平台进行数据后处理，并将第一次处理后的数据设置为初始档案数据；4)对点云数据进行抽稀和降噪，根据得到的断面运用最小二乘拟合法生成塔筒中心坐标，将一定间距的断面中心坐标拟合出一条空间曲线表示塔筒的中心线；5)根据点云图，提取横向和纵向拼接缝两侧各5cm断面，比较两断面的差值得到拼接缝数据；...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘敬松，
申请(专利权)人：中船重工武汉凌久电气有限公司，
类型：发明
国别省市：