【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢桩bim模型构建，具体为一种钢桩bim模型构建系统及方法。
技术介绍
1、大直径单桩产品理论模型数据是进行产品生产质量检测的参照，每一根桩都是一个独立的bim模型，inventor是一款专业的三维机械类bim软件，其不但具备较强的建模功能，还可以通过软件进行功能设计，直观、快速、准确地反映零部件之间的装配关系，钢桩生产过程中，每一个钢桩管节都可以视作为一个零件，通过装配约束将所有管节按照顺序进行拼接，从而形成整桩bim模型。
2、在现有技术中，钢桩的bim模型构建，通常采集长度、直径等，将长度等相关参数进行分析处理，以此构建钢桩的bim模型，但是缺少将实际点云数据和钢桩的理论模型比较，以此获得实际点云数据和钢桩的理论模型之间的偏差值，并将偏差值和预设的偏差值阈值比较，判断实际点云数据和钢桩的理论模型偏差程度的过程，且偏差值的实时动态调整和显示没有提供可视化。
3、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钢桩bim模型构建系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种钢桩bim模型构建系统，包括：
4、数据获取模块，用于通过激光扫描仪对钢桩进行三维扫描，获取钢桩的点云数据，所述点云数据包括钢桩的长度、直径、周长、椭圆度和
5、数据处理模块，用于将所述点云数据进行数据处理，生成点云数据的坐标数据；
6、数据分析模块，用于根据所述坐标数据，构建钢桩的bim模型，并依据所述钢桩的bim模型生成钢桩的理论模型，并将所述钢桩的理论模型和实际点云数据自动对齐，使其完全重叠，通过所述点云数据和钢桩的bim模型的相对位置关系，生成所述实际点云数据和钢桩的理论模型之间的偏差值，将所述偏差值和预设的偏差值阈值比较，判断所述实际点云数据和钢桩的理论模型偏差程度；
7、调整模块，用于根据所述偏差值，构建目标函数，并根据所述目标函数，调整所述实际点云数据和钢桩的理论模型的偏差；
8、映射模块，用于将所述点云数据的每个点与理论模型上的对应点之间的偏差值映射到颜色上，形成色彩偏差，通过所述色彩偏差反映实际点和钢桩的理论点的偏差情况。
9、进一步地，所述数据处理模块将点云数据进行数据处理，生成所述点云数据的坐标数据的过程如下：
10、s11.采用激光扫描原理：激光扫描仪通常通过发射激光束并测量其返回时间或相位来获取目标表面的距离信息，这些信息用于构建点云数据；
11、s12.定义扫描区域：确定需要扫描的钢桩区域，确保扫描仪可以完整地覆盖整个钢桩表面；
12、s13.确定扫描分辨率：根据应用需求和精度要求，确定激光扫描的分辨率，分辨率越高，生成的点云数据越密集；
13、s14.执行激光扫描：激光扫描仪通过发射激光束，记录激光束被目标表面反射的时间或相位信息，这个过程在整个扫描区域内进行，生成点云的一系列距离测量值，距离测量值包括长度、直径、周长、椭圆度和垂直度；
14、s15.根据长度、直径、周长、椭圆度和垂直度生成坐标数据：
15、长度生成：根据钢桩的长度，在垂直方向上均匀采样生成一系列高度值；
16、直径生成：在每个高度处，根据钢桩的直径，在水平方向上均匀采样生成一系列半径值；
17、周长生成：在每个高度和半径交点处，根据钢桩的周长，生成相应角度范围内的坐标点；
18、椭圆度调整：根据椭圆度参数，调整每个水平切面上的点的位置，使得生成的截面更符合椭圆形状；
19、垂直度调整：根据垂直度参数，调整整个点云数据在垂直方向上的位置，以匹配实际钢桩的倾斜或竖直姿态；
20、s16.坐标数据融合：将生成的每个高度处的坐标数据合并，形成完整的点云数据。
21、进一步地，所述数据分析模块根据坐标数据，构建钢桩的bim模型，并依据所述钢桩的bim模型生成钢桩的理论模型的过程如下：
22、s21.导入坐标数据：首先，将之前生成的完整点云数据导入到bim软件中，这可以通过文件导入功能实现，确保点云数据正确对应到软件中的三维空间；
23、s22.创建结构元素：使用bim软件的工具，创建钢桩的基本结构元素，例如桩，这通常包括选择适当的几何形状和尺寸，以匹配实际的钢桩几何特征；
24、s23.点云数据对齐：将导入的点云数据与创建的结构元素进行对齐，这可以通过将点云数据与结构元素进行匹配，确保它们在相同的坐标系中，以便正确映射点云到结构元素上；
25、s24.点云数据建模：利用导入的点云数据，通过bim软件提供的工具进行建模，包括将点云数据用于创建钢桩的表面或体积，可以使用点云数据作为基础，推断并创建实际的物理几何模型；
26、s25.调整几何形状：根据需要，对钢桩的bim模型的几何形状进行调整，包括对某些部分进行细化、裁剪或添加细节，以更好地反映实际的钢桩形状；
27、s26.属性和参数设置：为钢桩的bim模型添加属性和参数；
28、s27.生成理论模型：基于钢桩的bim模型，生成钢桩的理论模型。
29、进一步地，将所述钢桩的理论模型和实际点云数据自动对齐，使其完全重叠，通过所述点云数据和钢桩的bim模型的相对位置关系，生成实际点云数据和钢桩的理论模型之间的偏差值的过程如下：
30、s31.坐标系对齐：确保点云数据和bim模型使用相同的坐标系；
31、s32.建立参考点：在点云数据和bim模型中选择一些共同的参考点，这些点在实际场景中应该是可识别和测量的，并且它们在点云数据和bim模型中都能被明确定位；
32、s33.点云数据与理论模型的配准：利用配准算法将点云数据与bim模型进行对齐，这可以通过选择参考点并进行变换，以最小化点云数据和bim模型之间的差异来实现；
33、s34.偏差计算：通过比较已对齐的点云数据和bim模型，计算它们之间的偏差，
34、其中，点云数据和bim模型的偏差，可以采用最小二乘法拟合的方式，计算平均偏差量量化点云数据和bim模型偏差的程度，依据的公式如下：
35、；
36、其中，为第i个点云数据中的数值，为第i个bim模型中对应点的数值，n是数据点的数量；
37、计算最大偏差量化点云数据和bim模型偏差的程度，依据的公式如下：
38、；
39、其中，为第i个点云数据中的数值，为第i个bim模型中对应点的数值；
40、计算标准差量化点云数据和bim模型偏差的程度，依据的公式如下：
41、；
42、其中，为第i个点云数据中的数值，为点云数本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，所述数据处理模块将点云数据进行数据处理，生成所述点云数据的坐标数据的过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，所述数据分析模块根据坐标数据，构建钢桩的BIM模型，并依据所述钢桩的BIM模型生成钢桩的理论模型的过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，将所述钢桩的理论模型和实际点云数据自动对齐，使其完全重叠，通过所述点云数据和钢桩的BIM模型的相对位置关系，生成实际点云数据和钢桩的理论模型之间的偏差值的过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，计算所述综合指数和预设的综合指数的阈值的差值CZ，依据的公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，将所述点云数据的每个点与理论模型上的对应点之间的偏差映射到颜色上，形成色彩偏差，通过所述色彩偏差反映实际点和钢桩的理论点偏差情况，过程如下
7.根据权利要求6所述的一种钢桩BIM模型构建系统，其特征在于，将得到的RGB颜色应用到点云数据中的每个点，即：
8.一种钢桩BIM模型构建方法，其特征在于，具体步骤包括：
...【技术特征摘要】
1.一种钢桩bim模型构建系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢桩bim模型构建系统，其特征在于，所述数据处理模块将点云数据进行数据处理，生成所述点云数据的坐标数据的过程如下：
3.根据权利要求2所述的一种钢桩bim模型构建系统，其特征在于，所述数据分析模块根据坐标数据，构建钢桩的bim模型，并依据所述钢桩的bim模型生成钢桩的理论模型的过程如下：
4.根据权利要求1所述的一种钢桩bim模型构建系统，其特征在于，将所述钢桩的理论模型和实际点云数据自动对齐，使其完全重叠，通过所述点云数据和钢桩的bim模型的相对位置关系，生成实际点云数据和钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：李向才，马嘉阳，李海军，邹琼，唐剑峰，
申请(专利权)人：中交三航南通海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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