一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，涉及桥梁检测技术领域。本发明专利技术包括如下步骤：三维激光扫描仪从不同角度对桥梁进行发射激光并将桥梁的反射信息进行存储；通过三维激光扫描仪获取桥梁的三维点云数据；对三维点云数据进行预处理；根据处理后的数据对桥梁进行快速建模；获取钢板组合梁桥构件建造数据；利用深度学习快速提取建造参数，与相关规范或标准参数限值比对；实现对钢板组合桥梁检测评估。本发明专利技术通过三维激光扫描技术，获取钢板组合梁桥构件建造数据，利用深度学习快速提取建造参数，与相关规范或标准参数限值比对，从而高效考核的开展检测成果的评估，提高了桥梁检测效率和精准度，降低了桥梁检测的工作量。检测的工作量。检测的工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法


[0001]本专利技术属于桥梁检测
，特别是涉及一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法。

技术介绍

[0002]目前桥梁在施工阶段的质量管理中存在缺乏可视化的有效监控，信息化数字化技术应用较少，材料物资缺乏有效的监管，信息交流不畅，信息有效利用率低下等问题，因此需要借助先进的施工监测技术和信息管理方法来实现对桥梁施工质量的有效管理。尽管在施工中有质量控制管理机构，但在桥梁质量管理方面仍存在一些突出的问题：
[0003]1)桥梁质量管理意识薄弱。管理者质量管理意识薄弱导致不重视设计，不重视技术的创新以及不重视质量监控等，这是一切质量问题的源头。
[0004]2)施工阶段存在质量管理问题。施工阶段质量管理缺乏全面的质量控制，例如技术设备比较落后，不采用新技术，材料监管不力等降低了桥的质量。
[0005]3)存在违规施工现象。由于施工人员自身知识和技术的局限性，出现施工流程的不当，施工构件和隐蔽工程的操作不当等问题，同时不易进行监控，留下质量问题和安全隐患。
[0006]因此，桥梁工程的施工质量验收是桥梁工程质量控制的重中之重，考虑桥梁受多种因素影响的变形、受力，并采取相应的措施进行控制，对工程质量、施工安全及工程管理具有十分重要的意义。
[0007]目前，业内常用的现有技术是这样的：
[0008]目前，构件变形的检测方法包括全站仪、激光干涉仪、GPS技术、精密水准仪、合成孔径雷达技术、针对桥梁整近景摄影测量。
[0009]综上所述，现有技术存在的问题是：
[0010]然而，把常规检测方法用于复杂结构桥梁却具有很大的局限性。如下所述：
[0011](1)常规检测方法只能利用桥梁结构个别特征点的局部数据，间接推算全桥安全性；荷载试验也只能得到汽车荷载对桥梁受力的相对结果。这使得检测数据碎片化、相对化。
[0012](2)桥梁的绝对变形和各构件的相对变形是体现桥梁结构安全状态的重要指标，如主缆的空间线形，各桁架单元的相对变形，塔、梁、索的相对空间位置等。但目前的检测手段对复杂结构桥梁安全至关重要的指标－整体构形，却难以测量。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，通过三维激光扫描技术，获取钢板组合梁桥构件建造数据，利用深度学习快速提取建造参数，与相关规范或标准参数限值比对，从而高效考核的开展检测成果的评估，为钢板组合梁桥的下一步现场施工组装提供技术与精准建造数据的支撑，解决了现有的人工检测工作量大、强
度高的问题。
[0014]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0015]本专利技术为一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，包括如下步骤：
[0016]步骤S1：搭建多个三维激光扫描仪，从不同角度对桥梁进行发射激光并将桥梁的反射信息进行存储；
[0017]步骤S2：通过三维激光扫描仪获取桥梁的三维点云数据；
[0018]步骤S3：对三维点云数据进行预处理；
[0019]步骤S4：根据处理后的数据对桥梁进行快速建模；
[0020]步骤S5：获取钢板组合梁桥构件建造数据；
[0021]步骤S6：利用深度学习快速提取建造参数，与相关规范或标准参数限值比对；
[0022]步骤S7：实现对钢板组合桥梁检测评估。
[0023]作为一种优选的技术方案，所述步骤S1中，三维激光扫描仪通过测距系统获取三维激光扫描仪到桥梁各个结构之间的距离，再通过测角系统获取扫描仪至被测桥梁结构的水平角和垂直角信息，从而计算出桥梁的三维坐标。
[0024]作为一种优选的技术方案，所述步骤S2中，三维点云数据以三维激光扫描仪的激光点为中心，基于右手定则进行被测桥梁的测距定位，对任意一个空间测点P(x，y，z)在激光扫描系统的三维空间坐标系中的坐标为：
[0025][0026]式中，s为测点相对于坐标系原点之间的距离，θ和α分别测点的水平和竖直夹角。
[0027]作为一种优选的技术方案，所述步骤S3中，预处理包括拼接、去噪、切片和压缩；
[0028]所述拼接使用点云数据处理软件LaserControl对点云数据进行标靶标定和拼接；
[0029]所述去噪使用软件中的删除工具，初步删除无用的点云数据，再使用软件中的去噪命令对点云数据进行去噪处理；
[0030]所述切面设定切片的剪切平面，对桥体进行切片，获取桥面的水平截面和桥墩的垂直截面点云数据；
[0031]所述压缩对海量点云数据进行压缩，以最少的数据来表达桥梁最必要的信息。
[0032]作为一种优选的技术方案，所述步骤S4中，点云三维模型建好后，还需对模型进行验证，利用全站一对实际桥梁的尺寸进行测量，将其与点云三维桥梁模块的尺寸进行比较，观察该点云模型是否能代表实际桥梁的现状。
[0033]作为一种优选的技术方案，所述步骤S6中，桥梁的平整度检测流程如下：
[0034]步骤S61：利用MLS获取桥梁平整处点云数据进行沿直线方向的分段预处理；
[0035]步骤S62：提取每段中桥面直线，并用直线的中线和桥面所在平面确定限界测量坐标系；
[0036]步骤S63：在限界测量坐标系中确定桥梁横断面基准点，并基于此从桥面点云中采集横断面；
[0037]步骤S64：结合桥梁模型，判断桥面横断面的平整度；
[0038]其中，步骤S64判断平整度的公式如下：
[0039][0040]式中，(x0,y0,z0)为直线上的一点，(m,n,p)为直线的方向向量。
[0041]作为一种优选的技术方案，所述步骤S6中，桥梁横截面圆度检测的公式如下：
[0042][0043]式中，R为截面圆半径，x
c
、y
c
分别为截面圆圆心对应x轴、y轴方向的投影，Q为误差平方和，x
i
、y
i
分别为截面点云对应x轴、y轴方向的投影。
[0044]作为一种优选的技术方案，所述步骤S6中，桥梁倾斜度检测的公式如下：
[0045][0046]式中，x0、y0分别为拟合出的直线与xy平面相交点在x轴、y轴方向的投影，m、n为直线方程的系数，x
i
、y
i
、z
i
分别为各层桥面截面圆圆心坐标在x轴、y轴、z轴方向的投影。
[0047]作为一种优选的技术方案，所述步骤S6中，桥梁椭圆度检测的公式如下：
[0048]δ＝(R
max
‑
R
min
)/R0×
100％；
[0049]式中，δ为椭圆度，R
max
为桥梁截面的最大外径，R
min
为桥梁截面的最小外径，R0为桥梁截面的标称外径。
[0050]本专利技术具有以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：搭建多个三维激光扫描仪，从不同角度对桥梁进行发射激光并将桥梁的反射信息进行存储；步骤S2：通过三维激光扫描仪获取桥梁的三维点云数据；步骤S3：对三维点云数据进行预处理；步骤S4：根据处理后的数据对桥梁进行快速建模；步骤S5：获取钢板组合梁桥构件建造数据；步骤S6：利用深度学习快速提取建造参数，与相关规范或标准参数限值比对；步骤S7：实现对钢板组合桥梁检测评估。2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，三维激光扫描仪通过测距系统获取三维激光扫描仪到桥梁各个结构之间的距离，再通过测角系统获取扫描仪至被测桥梁结构的水平角和垂直角信息，从而计算出桥梁的三维坐标。3.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，三维点云数据以三维激光扫描仪的激光点为中心，基于右手定则进行被测桥梁的测距定位，对任意一个空间测点P(x，y，z)在激光扫描系统的三维空间坐标系中的坐标为：式中，s为测点相对于坐标系原点之间的距离，θ和α分别测点的水平和竖直夹角。4.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，预处理包括拼接、去噪、切片和压缩；所述拼接使用点云数据处理软件LaserControl对点云数据进行标靶标定和拼接；所述去噪使用软件中的删除工具，初步删除无用的点云数据，再使用软件中的去噪命令对点云数据进行去噪处理；所述切面设定切片的剪切平面，对桥体进行切片，获取桥面的水平截面和桥墩的垂直截面点云数据；所述压缩对海量点云数据进行压缩，以最少的数据来表达桥梁最必要的信息。5.据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的钢板组合梁桥检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，点云三维模型建好后，还需对模型进行验证，利用全站一对实际桥梁的尺寸进行测量，将其与点云三维桥梁模块的尺寸进行比较，观察该点云模型是否能代...

【专利技术属性】
技术研发人员：施贵刚，高旭光，廖振修，林鹏，刘婉娩，雍字艳，
申请(专利权)人：安徽建筑大学，
类型：发明
国别省市：