【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢结构桁架桥梁虚拟拼装，尤其涉及基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法。
技术介绍
1、桁架桥梁是用桁架作为主要承重结构的梁式桥，简称桁梁桥。 桁梁桥一般是由两片主桁架和纵向联结系及横向联结系组成空间结构。由于其受力体系简单，全部为二力杆单元，受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦和腹杆的合理布置，可适应结构内部的受力分布。由于其抗弯性能优良、质量轻便、可随意组合拆装方便等优势而广泛用于大跨度的厂房、展览馆、体育馆和桥梁等大型建筑。
2、在钢结构桁架桥梁的建设工程中，在实际施工前，为了消除钢构件的柔韧性、荷载特性、焊缝形式等因素给拼接实施环节带来的不利影响，必须将分段制造的构件在施工前进行分节段临时性预拼装作业。然而预拼装过程操作困难、耗时长、对拼接场地空间要求高、质量控制效果差，并且由于各种原因还可能存在耗费了大量的人力物力，却得到预拼装不成功的结果。
3、采用基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，通过将三维激光扫描仪和其他辅助测量手段相结合的数据获取方式，针对大型桥梁构件的拼接需求，利用激光扫描技术对桥梁构件进行三维扫描建模，并将保留构件细部特征的扫描模型在电脑上进行数字化模拟预拼装，分析拼装效果，解决了工程中预拼装过程操作困难、耗时长、对拼接场地空间要求高、质量控制效果差、耗费了大量的人力物力的技术问题。
4、在进行虚拟预拼装之前首先要对待拼装的部件进行三维激光扫描获取其三维激光点云的测量数据，然而三维激光扫描测量待拼装部件过程中，由于待拼装部件表面特征会影响激光扫
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，用以解决工程中预拼装过程操作困难、耗时长、对拼接场地空间要求高、质量控制效果差，并且由于各种原因还可能存在耗费了大量的人力物力，而预拼装却不成功的技术问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
3、基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，包括以下步骤：
4、s1：对拼装待拼装桥梁构件的表面进行去杂质处理以及对反光强的表面喷显影剂的预处理；
5、s2：对预处理后的待拼装桥梁构件进行多视角三维扫描获取多视角的三维激光点云数据；
6、s3：对待拼装桥梁构件多视角的三维激光点云数据进行去噪、补偿和配准处理；
7、s4：根据去噪、配准和补偿处理后的三维激光点云数据建立待拼装桥梁构件模型；
8、s5：根据建立的待拼装桥梁构件模型进行虚拟预拼装；
9、s6：输出预拼装结果，得到桥梁构件精度分析结论。
10、优选的，步骤s2中使用三维激光扫描仪扫描待拼装桥梁构件，获取待拼装桥梁构件的三维激光点云数据。
11、优选的，步骤s3包括以下具体步骤：
12、s31：剔除三维激光点云数据中的无效数据；
13、s32：对剔除无效数据后的三维激光点云数据进行补偿处理；
14、s33：对补偿处理后的待拼装桥梁构件多视角的三维激光点云数据进行配准处理，配准过程中保证数据的重合部分至少有三个定标点。
15、优选的，步骤s5中包括以下具体过程：
16、s51：提取待拼装桥梁构件的拼装控制点；
17、s52：计算待拼装桥梁构件节段拼装的转换矩阵；
18、s53：对待拼装桥梁构件进行拟合。
19、优选的，步骤s51中采用sphus算法对待拼装桥梁构件的拼装控制点进行提取，步骤s53中采用sphus算法对各个待拼装桥梁构件进行拟合。
20、优选的，步骤s53中，包括以下具体过程：
21、s531：采用sphus算法对各个待拼装桥梁构件进行平面拟合，得到平面法向量；
22、s532：采用sphus算法对待拼装桥梁构件的中心线进行直线拟合，得到方向向量；
23、s533：采用sphus算法对待拼装桥梁构件的连接部分的焊缝进行拟合，得到其焊接位置及方向向量；
24、s534：利用拟合出各平面形成的交线和各交线的交点，完成对特征点坐标的提取与计算，其中的特征点指的是待拼装桥梁构件节段的各个角点；
25、s535：计算出待拼装桥梁构件的总长、旁弯、对角线差和拱度几何特征；
26、s536：设置误差函数，对上述的几何特征做减法得到误差值。
27、优选的，将步骤s536中获得的误差值与预设的误差范围进行对比，判定预拼装质量。
28、优选的，判定预拼装质量的过程为：当所有的误差值均在预设的误差范围内，则预拼装质量合格，能够进行拼装；当其中之一的误差值在预设的误差范围外，则预拼装质量不合格，不能进行拼装。
29、本专利技术的有益效果包括：
30、本专利技术提供的基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，通过对待拼装构件表面的预处理，提升其表面质量，降低表面特征对测量数据准确性的影响，再通过对测量后的数据进行去噪、补偿和配准处理，有效提升了数据的可靠性，为后续建立待拼装构件模型进行虚拟预拼装提供了良好的数据基础，提升虚拟预拼装结果的准确性。
31、在实际施工之前借助计算机模拟软件对钢结构桁架桥梁的各构件逐个进行模拟拼装，能够准确评估构件间的匹配度、协调性和安全性，规避或减少了实际施工过程中许多不必要的错误，减少了实际施工时间，有效提高施工效率、降低施工成本和风险，提升了钢结构桁架桥梁的结构安全和施工质量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤S2中使用三维激光扫描仪扫描待拼装桥梁构件，获取待拼装桥梁构件的三维激光点云数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，步骤S3包括以下具体步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤S5中包括以下具体过程：
5.根据权利要求4所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤S51中采用SPHUS算法对待拼装桥梁构件的拼装控制点进行提取，步骤S53中采用SPHUS算法对各个待拼装桥梁构件进行拟合。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤S53中，包括以下具体过程：
7.根据权利要求6所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，将步骤S536中获得的误差值与预设的误差
8.根据权利要求7所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，判定预拼装质量的过程为：当所有的误差值均在预设的误差范围内，则预拼装质量合格，能够进行拼装；当其中之一的误差值在预设的误差范围外，则预拼装质量不合格，不能进行拼装。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤s2中使用三维激光扫描仪扫描待拼装桥梁构件，获取待拼装桥梁构件的三维激光点云数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，步骤s3包括以下具体步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤s5中包括以下具体过程：
5.根据权利要求4所述的一种基于激光点云的钢结构桁架桥梁虚拟预拼装方法，其特征在于，步骤s51中采用sphus算法对待拼装桥梁构件...
【专利技术属性】
技术研发人员：石立鹏，宋红飞，李海，刘申，王建国，胡广瑞，李春毅，马浩鹏，王熊珏，李艳哲，许贺，李云鹏，杜鹏阳，马立朋，
申请(专利权)人：中铁山桥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。