一种索膜结构安装控制方法技术

本发明专利技术提供了一种索膜结构安装控制方法，该方法包括：生成与索膜结构对应的数字模型，其中，所述数字模型包括BIM模型以及对应的设计点云模型；根据所述BIM模型初步安装所述索膜结构；对初步安装的所述索膜结构进行三维激光扫描，根据扫描结果获得实测点云模型；根据所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索膜结构的安装误差数据；根据所述安装误差数据对初步安装的所述索膜结构进行安装调整。本发明专利技术的有益效果：实现安装过程中索膜结构精度的把控，有效提高索膜结构的安装精度和安装效率。装精度和安装效率。装精度和安装效率。

【技术实现步骤摘要】
一种索膜结构安装控制方法


[0001]本专利技术涉及建筑信息
，具体而言，涉及一种索膜结构安装控制方法。

技术介绍

[0002]索膜结构，例如预应力索膜结构可依靠膜自身的张拉应力与支撑杆和拉索共同构成机构体系。其特别适合用来建造具有曲面结构的建筑屋顶，如体育与娱乐性场馆、餐厅等，这些场所均为人员密集的公共场所，为保证人员安全，索膜结构的安装精度至关重要。
[0003]传统的预应力索膜结构安装精度控制方法，如水准测量、三角测量等检测方法，存在耗时耗力、在狭窄施工区域测量数据难度大等问题，特别是对于复杂大型层索膜结构，传统的检测方法很难全面精准地测量出安装完成的索膜结构的尺寸偏差，导致拟安装构件的修整难度很大，难以保证索膜结构安装的效率与精确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何提高索膜结构的安装精度和安装效率。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种索膜结构安装控制方法，包括如下步骤：
[0006]生成与索膜结构对应的数字模型，其中，所述数字模型包括BIM模型以及对应的设计点云模型；
[0007]根据所述BIM模型初步安装所述索膜结构；
[0008]对初步安装的所述索膜结构进行三维激光扫描，根据扫描结果获得实测点云模型；
[0009]根据所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索膜结构的安装误差数据；
[0010]根据所述安装误差数据对初步安装的所述索膜结构进行安装调整。
[0011]由此，应用数字孪生技术构建索膜结构的数字模型，即BIM模型以及据其生成的设计点云模型，而后根据数字模型初步安装索膜结构，数字孪生具有精准映射、虚实交互、智能干预等典型特性，能够建立精确反映施工状态的数字模型，为结构安装精度控制提供了智能化解决的基础。采用三维激光扫描获取初步安装的索膜结构的点云数据，构建实测点云模型，实现索膜结构安装过程中位置的智能化采集，减省时省力，降低生产成本，可以通过实测点云模型监测实体安装的索膜结构是否与设计的数字模型存在区别，或安装角度、位置是否准确，便于施工人员及时发现问题并处理。可通过设计点云模型与实测点云模型的对比，确定初步安装的索膜结构的安装误差数据，例如，距离误差和扭转误差等，进而可指导施工人员据此对初步安装的索膜结构进行安装调整，提高了索膜结构的安装精度，同时将数字孪生与三维扫描相结合，实现索膜结构的安装与精度控制的智能化，提升安装效率与准确性。
[0012]可选地，所述根据所述BIM模型初步安装所述索膜结构包括：
[0013]获取所述BIM模型中与所述索膜结构的构件对应的三维坐标。
[0014]通过红外激光定位仪进行测设，根据测设结果和所述三维坐标确定所述索膜结构的构件的空间位置，其中，根据所述空间位置安装所述索膜结构。
[0015]由此，根据BIM模型中的三维坐标和红外激光定位仪的测设结果确定施工现场中索膜结构各构件的空间位置，而后按照确定好的空间位置进行安装，获取初步安装的索膜结构，提高了索膜结构安装设计的精确性，有助于构建标准化的索膜结构，同时利用精度较高的红外激光定位仪进行测设，可以有效增加索膜结构安装的精确度，提升安装效率。
[0016]可选地，所述红外激光定位仪包括基站和远端接收器；所述通过红外激光定位仪进行测设包括：
[0017]通过位于标定位置的所述基站向所述索膜结构的构件发射两束旋转扫描激光和一束同步脉冲激光。
[0018]通过位于所述索膜结构的构件处的所述远端接收器接收所述旋转扫描激光和所述同步脉冲激光，并确定所述基站和所述远端接收器的相对角度和距离。
[0019]由此，基站发送扫描激光和同步脉冲激光，远端接收器接收扫描激光信息和同步脉冲激光信息，计算获取基站与远端接收器的相对角度和距离，实现对索膜结构施工现场的测设，辅助索膜结构的实体安装，提升索膜结构安装的精确度。
[0020]可选地，所述对初步安装的所述索膜结构进行三维激光扫描，根据扫描结果获得实测点云模型包括：
[0021]确定三维激光扫描方案，其中，根据所述三维激光扫描方案对所述索膜结构进行扫描，所述三维激光扫描方案包括三维激光扫描仪站点布置、扫描路径选取以及标靶球布置。
[0022]基于所述三维激光扫描方案，获取所述索膜结构的各构件分别对应的实测点云数据。
[0023]根据所述实测点云数据生成所述实测点云模型。
[0024]由此，根据施工现场的实际情况制定相对应的三维激光扫描方案，根据该方案布设三维激光扫描仪和标靶球，对初始安装的索膜机构进行扫描获取各部件的实测点云模型，有效实现了索膜结构安装过程中安装位置的数字化采集，提高了索膜结构安装精度控制的智能化。
[0025]可选地，所述三维激光扫描仪站点布置的确定过程包括：根据带权值的贪心算法确定最优扫描站点，以所述BIM模型中与所述索膜结构的构件对应的三维坐标为基础，通过以上一站的最优扫描站点为起始点，在预设阈值范围内搜寻当前最优扫描站点，直到扫描目标被完全覆盖。
[0026]所述扫描路径选取的确定过程包括：以扫描路径最短为目标，通过路径规划A*算法对最优扫描站点集进行路径优化，确定最优扫描路径。
[0027]所述标靶球布置的确定过程包括：通过将标靶球离散地布置在相邻扫描站点可视区域的交集内，以保证相邻站点的点云数据至少有3个非共线的标靶球。
[0028]由此，利用带权值的贪心算法确定最优扫描站点，并确定标靶球位置，进一步利用路径规划A*算法获取最有扫描路径，有效实现针对不同施工现场及索膜结构的三维激光扫描方案的制定，精准获取索膜结构的实测点云数据。
[0029]可选地，所述根据所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索
膜结构的安装误差数据包括：
[0030]使用主成分分析法将所述设计点云模型和所述实测点云模型进行粗对齐。
[0031]采用迭代最近邻算法获取粗对齐后的所述设计点云模型和所述实测点云模型的最近邻点，根据所述最近邻点对所述点云设计模型和所述实测点云模型进行精对准。
[0032]由此，采用主成分分析法和迭代最近邻算法分别对完整的实测点云模型与设计点云模型进行粗对齐与精对准，提高了实测点云模型与设计点云模型对齐处理的精确度，为后续索膜结构精度的检测与控制奠定基础。
[0033]可选地，所述根据所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索膜结构的安装误差数据还包括：
[0034]根据精对准的所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索膜结构的索头安装误差、膜结构安装距离误差和膜结构安装曲面扭转误差。
[0035]由此，在索膜结构安装时，索头的安装、膜结构的安装及膜结构曲面扭转度对于索膜结构的稳定性具有至关重要，因此通过对索头安装位置、膜结构安装位置及膜结构曲面扭转度进行误差检测以实现对索膜结构整体安装精度的调整。
[0036]可选地，所述索头安装误本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种索膜结构安装控制方法，其特征在于，包括：生成与索膜结构对应的数字模型，其中，所述数字模型包括BIM模型以及对应的设计点云模型；根据所述BIM模型初步安装所述索膜结构；对初步安装的所述索膜结构进行三维激光扫描，根据扫描结果获得实测点云模型；根据所述设计点云模型和所述实测点云模型确定初步安装的所述索膜结构的安装误差数据；根据所述安装误差数据对初步安装的所述索膜结构进行安装调整。2.根据权利要求1所述的索膜结构安装控制方法，其特征在于，所述根据所述BIM模型初步安装所述索膜结构包括：获取所述BIM模型中与所述索膜结构的构件对应的三维坐标；通过红外激光定位仪进行测设，根据测设结果和所述三维坐标确定所述索膜结构的构件的空间位置，其中，根据所述空间位置安装所述索膜结构。3.根据权利要求2所述的索膜结构安装控制方法，其特征在于，所述红外激光定位仪包括基站和远端接收器；所述通过红外激光定位仪进行测设包括：通过位于标定位置的所述基站向所述索膜结构的构件发射两束旋转扫描激光和一束同步脉冲激光；通过位于所述索膜结构的构件处的所述远端接收器接收所述旋转扫描激光和所述同步脉冲激光，并确定所述基站和所述远端接收器的相对角度和距离。4.根据权利要求1所述的索膜结构安装控制方法，其特征在于，所述对初步安装的所述索膜结构进行三维激光扫描，根据扫描结果获得实测点云模型包括：确定三维激光扫描方案，其中，根据所述三维激光扫描方案对所述索膜结构进行扫描，所述三维激光扫描方案包括三维激光扫描仪站点布置、扫描路径选取以及标靶球布置；基于所述三维激光扫描方案，获取所述索膜结构的各构件分别对应的实测点云数据；根据所述实测点云数据生成所述实测点云模型。5.根据权利要求4所述的索膜结构安装控制方法，其特征在于，所述三维激光扫描仪站点布置的确定过程包括：根据带权值的贪心算法确定最优扫描站点，以所述BIM模型中与所述索膜结构的构件对应的三维坐标为基础，通过以上一站的最优扫描站点为起始点，在预设阈值范围内搜寻当前最优扫描站点，直到扫描目标被完全覆盖；所述扫描路径选取的确定过程包括：以扫描路径最短为目标，通过路径规划A*算法对...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨伟，张健，黄韬睿，王雷，刘大伟，唐新权，郑天立，袁超，马高峰，李白，沈佳勇，
申请(专利权)人：中国铁建国际集团有限公司，
类型：发明
国别省市：