一种大直径管道的空间对接设计方法及扫描设备技术

本发明专利技术涉及一种大直径管道的空间对接设计方法及扫描设备，包括通过扫描仪扫描待接管道生成点云图；建立待对接管道的点云模型；将点云模型链接到BIM软件Revit中，根据点云模型以及管道参数，建立管道口边缘模型；在Revit中调用弯头和管道模型并结合管道口边缘模型设计中间构件，确定中间构件和管道的空间位置关系，并对需要修口的位置进行标记，最终生成工程图纸；工人按照图纸进行焊接作业。本发明专利技术通过扫描仪对管道进行扫描，再将扫描数据导入BIM软件结合管道参数对管道进行建模，在在上位机上模拟对接、设计中间构件。避免了对接靠人工经验造成的误差，提高了对接精确度，减少试错率，提高了焊接效率。提高了焊接效率。提高了焊接效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大直径管道的空间对接设计方法及扫描设备


[0001]本专利技术涉及供热管道焊接、安装
，具体涉及一种大直径管道的空间对接设计方法及扫描设备。

技术介绍

[0002]在长距离输送项目中，大直径的管道、弯头之间的空间对接（两个管道之间存在错位关系，两个管道的方向不同、两个管道之间存在高差、两个管道的口径不一致等情况）是一个较为繁琐的工作，其主要原因有：1需要对接的位置大都为线路转弯处或者折弯处，管道与弯头之间呈不规则角度，因此确定管件之间究竟应该是怎样的一个相对空间关系是现场的一个难题。2因角度的不规则和弯头及管道各自的误差，管道或者弯头边缘处需要修口。修口的大小需在合理范围内，从而可以使对接好的焊口间距分部均匀，且误差合理。
[0003]现有的普遍的施工办法中，先固定一端管道，然后由吊车吊装另一端管道，到对接位置，然后经过熟练工人的目测及手工测量等方式，进行手工修口并点焊固定，若不能成功对接，则需要将管道拆除并重新修口，修口后重新对接点焊，直至管道成功对接且焊口的分部及误差在合理范围内为止，根据统计，此类焊口的一次对接成功率仅有35%左右，反复的拆改影响管道质量，导致此类位置焊口一次焊缝合格率仅为70%（以一个焊口有一点不合格即整条焊口不合格计），远低于国家标准，此作业方法极度依赖工人经验，且无法控制质量，同时工期会因施工时所需较多台班的大型机械和人工导致延误。
[0004]因此需要一种精确的对接方法指导焊接作业。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决大直径的管道空间对接精确度低以及焊接繁琐的问题，提供了一种大直径管道的空间对接设计方法及扫描设备，通过扫描仪对管道进行扫描，再将扫描数据导入BIM软件结合管道参数对管道进行建模，在在上位机上设计中间构件（弯头和连接弯头的管），将建模组合后，得到管道位置图、管道修口图对中间构件和管道进行焊接。极大地提高了对接精确度，优化了焊接的流程，提高焊接效率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面明提出了一种大直径管道的空间对接设计方法，包括：步骤1：根据管道的尺寸设置扫描区域，沿描区域均匀设置3
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6个标靶，并设置多个监测站，每个所述检测站位置能扫描到2~3个标靶 ；步骤2：对管道进行多次扫描，生成点云图；步骤3：对所述点云图进行处理，建立管道沟槽内管道口的点云模型；步骤4：将所述点云模型链接到BIM软件Revit中，根据点云模型以及管道参数，建立管道口边缘模型；步骤5：将弯头模型和管道模型录入电子材料库；步骤6：在Revit中调用弯头和管道模型并结合管道口边缘模型设计中间构件，确
定中间构件和管道的空间位置关系，并对需要修口的位置进行标记，最终生成划线模型；步骤7：将划线模型导出为轻量化格式，并导出管道位置图和管道修口图；步骤8：工作人员用弯头组件（直线管和管弯）组装中间构件，按照管道位置图、管道修口图对中间构件和管道进行焊接。
[0007]工作原理：使用三维扫描技术结合BIM软件进行管道空间对接设计，使用固定式的扫描仪对需对接的位置进行扫描，将扫描模型导入BIM软件中，设计中间构件的对接形式和需修口量，将该量进行出图，对中间构件进行加工，并将中间构件分别与两个管道接口焊接。该方法将技术工作由现场转为计算机软件，极大地提高了对接的精切度，提高了施工效率。
[0008]进一步地，所述步骤1还包括：对扫描区域内沟槽、沟壁进行整平，以管道对接处中点为中心，以两边管道口过500mm为终点，在沟槽内设置垂直于地面与管道的挡板。
[0009]挡板可以缩小无需扫描的区域，降低扫描仪以及上位机的运行负担。
[0010]进一步地，所述步骤1还包括：对管道进行预扫描，对扫描的完整性进行检查，如果存在信息不完整的情况，则增加监测站及检测次数。
[0011]设置预扫描，对扫描参数以及监测站设置的情况进行检验，提高实际扫描的精确度。
[0012]进一步地，所述步骤2具体包括：依次在多个监测站位置进行扫描，一个管道至少扫描两次，生成点云图。
[0013]多次扫描可以减少点云图与实际的参数误差，以获得更为准确的构建模型。
[0014]进一步地，步骤3所述对点云图进行处理包括云数据的去噪、拼接处理以及数据压缩。
[0015]实际作业中由于管道口的轻微变形，扫描周围环境等因素的影响，获取到的原始点云数据往往不能立即使用，且点云数据量非常庞大，包括有效点云、噪声点云和其他一些冗余信息，通过处理软件的算法进行数据噪声去除，点云拼接后，得到完整的数据信息。在数据压缩中，在保证数据信息不发生缺失的前提下，降低点云密度，使得后期点云模型建立、相关数据分析更有效率。
[0016]进一步地，步骤3所述拼接处理为将多个监测站采集的点云模型通过标靶参数对其进行拼接。
[0017]进一步地，步骤4所述管道参数包括管道方向、大小、椭圆度和公差。
[0018]对接为实物对接，提高加入管道参数以获得准确建立管道口边缘模型。
[0019]进一步地，步骤8所述焊接具体包括：步骤8.1：按照管道修口图完成管道的修口；步骤8.2：焊接中间构件，将中间构件吊装入沟槽内；步骤8.3：检查两边待焊接位置的接口误差，按照管道位置图调整中间构件位置，先点焊固定中间构件与两管道口，采用临时固定措施使中间构件位置固定；步骤8.4：对两管道口与中间构件进行焊接，完成管道焊接。
[0020]进一步地，还包括步骤9：对管道焊口进行100%射线探伤，合格后进行保温，并对沟槽进行回填。
[0021]本专利技术第二方面提供了一种大直径管道的空间对接设计方法的扫描设备，包括固
定板、挡板、扫描仪、上位机和三脚架，所述挡板为不透明材质制成的方板结构，所述挡板垂直地面和管道设置；所述固定板设置于监测站位置，固定板与地面固定，固定板上端设置三脚架，所述三脚架用于固定扫描仪；所述扫描仪通信连接上位机。
[0022]挡板为不透明材质制成，缩小无需扫描的区域。固定板用于使三脚架处于一个固定平面上，三脚架用于固定扫描仪，在一个监测站扫描后拿着扫描仪到下一监测站进行扫描。使用方便灵活，布设简单。
[0023]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术具有精确对接的优点。通过扫描仪对管道对接位置进行扫描，将实物点云图进行处理利用标靶完成拼接得到沟槽内管道口的点云模型，利用BIM软件对管道口边缘（焊接位置）进行模型，并设计用于对接的中间构件，并在软件中导出管道位置图和管道修口图，按照图纸加工中间构件，对管道进行修口。最终直接将中间构件与两条待连接的管道进行焊接。利用数字化技术将不可控的焊接技术问题转为了可控制可操作的技术问题，显著降低了传统方式中对现场工人经验的依赖，明显的提升了对接位置处的成型和焊接质量。
[0024]（2）本专利技术的通用性好，且设备布置简便，使用软件进行模拟设计，减少了现场施工的工序和试错成本，显著的提高了施工效率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术一种大直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大直径管道的空间对接设计方法，其特征在于，包括：步骤1：根据管道的尺寸设置扫描区域，沿描区域均匀设置3
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6个标靶，并设置多个监测站，每个所述检测站位置能扫描到2~3个标靶 ；步骤2：对管道进行多次扫描，生成点云图；步骤3：对所述点云图进行处理，建立管道沟槽内管道口的点云模型；步骤4：将所述点云模型链接到BIM软件Revit中，根据点云模型以及管道参数，建立管道口边缘模型；步骤5：将弯头模型和管道模型录入电子材料库；步骤6：在Revit中调用弯头和管道模型并结合管道口边缘模型设计中间构件，确定中间构件和管道的空间位置关系，并对需要修口的位置进行标记，最终生成划线模型；步骤7：将划线模型导出为轻量化格式，并导出管道位置图和管道修口图；步骤8：工作人员用弯头组件组装中间构件，按照管道位置图、管道修口图对中间构件和管道进行焊接。2.根据权利要求1所述的一种大直径管道的空间对接设计方法，其特征在于，所述步骤1还包括：对扫描区域内沟槽、沟壁进行整平，以管道对接处中点为中心，以两边管道口过500mm为终点，在沟槽内设置垂直于地面与管道的挡板。3.根据权利要求1所述的一种大直径管道的空间对接设计方法，其特征在于，所述步骤1还包括：对管道进行预扫描，对扫描的完整性进行检查，如果存在信息不完整的情况，则增加监测站及检测次数。4.根据权利要求1所述的一种大直径管道的空间对接设计方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：依次在多个监测站位置进行扫描，一个管道至少扫描两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭融鹏，杨统元，马可，何亚军，吕东泊，
申请(专利权)人：上海宝冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：