一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置与精细化安装控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置与精细化安装控制方法，属于铁车站预制构件技术领域。为了解决装配式地铁车站工程预制构件质量要求高，检验工作任务繁重且误差较大，易造成质量不合格无法精准安装，且没有相应扫描装置的问题。将预制构件在测量装置内扫描并生成点云模型，与BIM参照模型进行偏差对比，合格的预制构件进行虚拟拼装后再次对比，将合格的预制构件位置坐标发送至现场进行实际拼装，不合格的预制构件返厂重构或进行更换。保证单个预制构件和整环或整体的质量，三维扫描速度快、精度高，保证地铁拼装精度，可验证预拼装正确性，避免造成较大误差而返工，提高工作效率。提高工作效率。提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置与精细化安装控制方法
[0001]对于本申请，申请人要求在先中国专利技术专利申请号CN202111425102.4的优先权，该专利技术专利申请的申请日为2021年11月26日。


[0002]本专利技术涉及地铁车站预制构件
，具体而言，涉及一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置与精细化安装控制方法。

技术介绍

[0003]地铁车站站台多为钢筋混凝土结构，通常采用现场浇筑的方式进行施工，由于站台的结构特点以及面积较大，模具的安装和拆除均比较困难，导致建设效率低，施工周期长，并且，存在资源和能源消耗较大、建筑垃圾量大等问题。为了提高施工质量和效率，减少环境污染，近年来，装配式地铁车站得到了广泛应用。但由于预制构件是批量生产，且形状复杂，常因加工质量问题出现构件无法使用，造成施工中出现不必要的浪费，同时，传统的人工检测方法在生产效率方面已经不能满足当今大规模生产检测的要求。
[0004]随着三维激光扫描技术与BIM技术的快速发展，特别是随着数据采集速度和质量的进步，三维激光扫描技术与BIM技术的结合在施工过程中的应用越来越广泛，多用于钢结构安装检测与施工过程的监测，但在预制混凝土结构的质量检验中，特别是对装配式地铁车站预制构件质量尚没有成熟、系统的应用体系。对大型预制构件的三维扫描同样没有相应的装置，在进行扫描时需要多角度的采集数据，由于预制构件体积较大导致搬运不便，且手动扫描时易发生遗漏，出现误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：
[0006]为了解决装配式地铁车站工程预制构件质量要求高，检验工作任务繁重且误差较大，易造成质量不合格无法精准安装，且没有相应扫描装置的问题。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，所述测量装置包括龙门吊、龙门吊滑轨、3D扫描仪滑轨和若干个3D扫描仪组件，所述3D扫描仪滑轨外侧设置有两个龙门吊滑轨，所述龙门吊通过滑轮可沿龙门吊滑轨滑动，所述3D扫描仪滑轨上布设有至少一个3D扫描仪组件，所述3D扫描仪组件可沿3D扫描仪滑轨滑动，所述3D扫描仪组件包括与3D扫描仪滑轨滑动连接的两个滑块，所述滑块上依次设置有连接杆、3D扫描仪滑座、伸缩杆和3D扫描仪，所述连接杆架设在两个滑块上，所述连接杆上滑动连接有3D扫描仪滑座，所述3D扫描仪滑座与伸缩杆一端连接，伸缩杆另一端与3D扫描仪可转动连接。
[0009]进一步地，所述3D扫描仪滑轨包括两个相互平行的单滑轨，所述单滑轨下方均匀布设有若干个枕木，所述滑块设置有滑轨槽，所述单滑轨内置于滑轨槽内，用于滑块沿3D扫
描仪滑轨滑动；所述3D扫描仪滑座设置有连接杆槽，所述连接杆内置于连接杆槽内，用于3D扫描仪滑座沿连接杆滑动。
[0010]进一步地，所述测量装置设置于厂房内部，所述厂房内部墙壁、屋顶和地面均为纯色背景。
[0011]进一步地，所述3D扫描仪为Trimble X7高精度智能3D扫描仪。
[0012]本专利技术提供了一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件精细化安装控制方法，包括以下步骤：
[0013]S1、建立三维激光扫描点云模型：将车站主体预制装配段每环中的7个待测预制构件A块、B1块、B2块、C1块、C2块、D块和E块分别放置至权利要求1
‑
4中任一权利要求所述的测量装置内部进行3D激光扫描，获取待测预制构件的激光扫描数据并进行点云配准到一个参考坐标系，利用预先扫描的站点控制点上的信号目标，将每个站点的扫描数据坐标系统配准到一个参考坐标系统获得点云模型；
[0014]S2、单个待测预制构件质量检验：根据设计施工图纸建立BIM参照模型，BIM参照模型数据采用点云数据或三角网数据的方式获取BIM参照模型中各点的三维坐标，将其引用到步骤S1中的参考坐标系统中，将同一参考坐标系的点云模型与BIM参照模型上传至三维数据检测软件中，对点云模型进行坐标转换并与BIM参照模型对齐，根据检验需求对扫描数据提取的面、边及各结构单元进行尺寸和位置检测，若检验合格进行下一步骤操作，若检验不合格将不合格的待测预制构件返厂重新加工或更换；
[0015]S3、虚拟预拼装及质量检验：在单个待测构件质量检验合格后进行虚拟预拼装，将各待测预制构件点云数据按实际施工顺序拼装、对齐并获得完成后的位置坐标，拼装、对齐后的每环预制构件或整体预制构件与BIM参照模型生成色谱对比云图并自动生成准确的拼装偏差值，若拼装误差满足规范要求则进行下一步操作，若拼装误差无法满足规范要求将不合格的待测预制构件进行返厂重新加工或更换；
[0016]S4、将步骤S3中质量检验合格的预制构件运输至施工现场，将虚拟预拼装后得到的位置坐标发送至预制构件龙门吊，预制构件龙门吊根据位置坐标将相应的预制构件进行拼装。
[0017]进一步地，步骤S1中，3D扫描仪与待测预制构件的测量距离小于或等于5m。
[0018]进一步地，步骤S1中，通过Trimble Perspective软件对点云数据进行配准、去噪、分割与曲面重构后建立待测预制构件的点云模型。
[0019]进一步地，步骤S2中对点云模型和BIM参照模型相应匹配点的坐标采用最小二乘法计算三维坐标变换矩阵，方法如下：
[0020]在点云模型中获取点集为P
r
＝{p
r1
,p
r2
,p
r3
,p
r4
,p
r5
,K,p
rn
}，在BIM参照模型中获取点集P
r
＝{p
r1
,p
r2
,p
r3
,p
r4
,p
r5
,K,p
rn
}，两者之间存在三维坐标转换关系：T
×
P
r
＝P
c
，根据最小二乘法原理，通过三维残差的方式计算变换关系T：
[0021][0022]式中：A表示小于等于n的点的个数，i的取值1，
……
n。
[0023]进一步地，步骤S2中的三维数据检测软件为Geomagic Control软件。
[0024]进一步地，步骤S3中选取A块底面为参照平面，各构件依据参照平面坐标进行转换
和对齐，按A块、B1块、B2块、C1块、C2块、D块、E块的顺序依次拼合。
[0025]相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，设置有龙门吊、3D扫描仪滑轨和3D扫描仪组件，将待测预制构件通过龙门吊吊起，龙门吊可对待测构件的高度进行调整，3D扫描仪可在3D扫描仪滑轨和连接杆上进行横向和纵向移动，通过伸缩杆可让3D扫描仪上下移动和转动，实现了对待测构件多角度全方位的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，其特征在于：所述测量装置包括龙门吊(1)、龙门吊滑轨(2)、3D扫描仪滑轨和若干个3D扫描仪组件，所述3D扫描仪滑轨外侧设置有两个龙门吊滑轨(2)，所述龙门吊(1)通过滑轮(3)可沿龙门吊滑轨(2)滑动，所述3D扫描仪滑轨上布设有至少一个3D扫描仪组件，所述3D扫描仪组件可沿3D扫描仪滑轨滑动，所述3D扫描仪组件包括与3D扫描仪滑轨滑动连接的两个滑块(6)，所述滑块(6)上依次设置有连接杆(7)、3D扫描仪滑座(8)、伸缩杆(9)和3D扫描仪(10)，所述连接杆(7)架设在两个滑块(6)上，所述连接杆(7)上滑动连接有3D扫描仪滑座(8)，所述3D扫描仪滑座(8)与伸缩杆(9)一端连接，伸缩杆(9)另一端与3D扫描仪(10)可转动连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，其特征在于：所述3D扫描仪滑轨包括两个相互平行的单滑轨(5)，所述单滑轨(5)下方均匀布设有若干个枕木(4)，所述滑块(6)设置有滑轨槽，所述单滑轨(5)与滑轨槽连接，用于滑块(6)沿3D扫描仪滑轨滑动；所述3D扫描仪滑座(8)设置有连接杆槽，所述连接杆(7)与连接杆槽连接，用于3D扫描仪滑座(8)沿连接杆(7)滑动。3.根据权利要求2所述的一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，其特征在于：所述测量装置设置于厂房内部，所述厂房内部墙壁、屋顶和地面均为纯色背景。4.根据权利要求3所述的一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件测量装置，其特征在于：所述3D扫描仪(10)为Trimble X7高精度智能3D扫描仪。5.一种适用于全装配式地铁车站大型预制构件精细化安装控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立三维激光扫描点云模型：将车站主体预制装配段每环中的7个待测预制构件A块、B1块、B2块、C1块、C2块、D块和E块分别放置至权利要求1
‑
4中任一权利要求所述的测量装置内部进行3D激光扫描，获取待测预制构件的激光扫描数据并进行点云配准到一个参考坐标系，利用预先扫描的站点控制点上的信号目标，将每个站点的扫描数据坐标系统配准到一个参考坐标系统获得点云模型；S2、单个待测预制构件质量检验：根据设计施工图纸建立BIM参照模型，BIM参照模型数据采用点云数据或三角网数据的方式获取BIM参照模型中各点的三维坐标，将其引用到步骤S1中的参考坐标系统中，将同一参考坐标系的点云模型与BIM参照模型上传至三维数据检测软件中，对点云模型进行坐标转换并与BIM参照模型对齐，根据检验需求对扫描数据提取的面、边及各结构单元进行尺寸和位置检测，若检验合格进行下一步骤操作，若检验不合格将不合格的待测预制构件返厂重新加工或更换；S3、虚拟预拼装及质量检验：在单个待...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜化强，吴宁，郭海洋，刘昌永，王东杰，江志平，刘阿锋，李明超，鲍先锋，杨康健，胡乃光，李秉德，
申请(专利权)人：中建铁路投资建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：