一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法与流程

本发明涉及沉井施工，具体的，涉及一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法。

背景技术：

1、沉井平整度是沉井结构物运营状态的综合反映，是判定沉井竖向刚度、结构承载力和结构整体性最为重要的技术参数，是沉井检定、危桥改造和新桥验收的重要指标。沉井平整度测量是铁路沉井检测的重要组成部分，是其安全性评价的一项重要指标。

2、沉井平整度测量主要是对桥跨在恒载和动载情况下的平整度进行测量。因此在沉井检测、危桥改造以及新桥验收等方面都需要准确测量沉井的静、动态平整度值。随着沉井健康监测技术的进步，人们研究了许多平整度测量的方法，常用的方法主要有精密水准法、平整度仪、倾角仪、百分表、连通管法、gps观测法、测量机器人法、激光图像测量法等。目前广泛应用于大型沉井平整度测量且具有一定代表性的包括测量机器人、水准测量和连通管等。

3、精密水准仪法测试沉井平整度，测试精度高，不需要进行搭设支架，但水准测试需要设置转站，测试时间较长，对交通的影响较大。

4、采用全站仪对沉井静载平整度进行测试，仪器高、棱镜高、测距以及竖直角等因素会影响其测试精度。在实践中有时全站仪和棱镜在加载或卸载前后保持不动，能有效提高其测试精度，但其测试速度相对较慢。

5、为及时掌握沉井平整度的变化情况，从而判断沉井的使用状态。现场急需一种操作简单、安装快捷、实用性强、可方便测量沉井体平整度的测量方法。

技术实现思路

1、为了解决上述目前的沉井平整度检测方法测试时间较长、测试速度相对较慢的技术问题，本发明提供一种便于实现，能简单的、高效的、精确的计算出待检沉井区间内任意位置处的平整度值的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法。

2、本发明提供了一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，包括以下步骤：

3、步骤一、对待检沉井的目标区域进行扫描，获取点云数据；

4、步骤二：对点云数据进行预处理并按三维坐标格式导出；

5、步骤三：旋转剪切后保留的点云数据，使待检沉井的轴线与坐标系主轴重合；

6、步骤四：对旋转后的点云数据进行delaunay三角网构建；

7、步骤五：在待检沉井关键区域的平面进行模型切片；

8、步骤六：分别将切片所得的切片图形首尾相连获取直线li（i为切片图形编号），并分别在待检沉井关键部位计算切片图形距离直线li（i为切片图形编号）的距离；

9、步骤七：统计所述步骤六得到的结果并画平整度夸张显示图。

10、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，所述步骤一具体为：在待检沉井的下方或侧方架设扫描仪，分别对目标区域加载前后进行扫描，获取加载前后的点云数据。

11、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，所述步骤二具体为：分别对加载前后的点云数据进行滤波、去噪、配准、剪切，并将剪切后保留的待检沉井部分点云数据按三维坐标格式导出。

12、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，所述步骤五具体为：在待检沉井关键区域的平面进行模型切片，切片位置为该待检沉井节段设计图中的关键设计位置。

13、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，所述切片位置为构件接口处有平面设计图的位置。

14、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，当一次扫描无法覆盖整个目标区域时，则需要进行多次扫描，并布设不少于三个公共点用于扫描间配准。

15、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，当只进行了一次扫描时则无需进行配准；当进行了多次扫描时需要利用公共点进行配准将多次扫描统一到相同坐标系。

16、在本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法的一种较佳实施例中，当使用高频激光雷达进行测量时，可对沉井的动态平整度进行检测。

17、相较于现有技术，本发明提供的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法具有以下有益效果：

18、通过获取待检沉井下目标区域的点云数据，并对点云数据进行预处理后进行delaunay三角网构建，然后在沉井关键区域的平面进行模型切片，将切片图形首尾相连获取直线，分别在沉井关键部位计算切片图形距离直线的距离，统计得到的结果并画平整度夸张显示图；该基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法理论严密，便于实现，能够简单的、高效的、精确的计算出待检沉井区间内任意位置处的平整度值。

技术特征：

1.一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，所述步骤一具体为：在待检沉井的下方或侧方架设扫描仪，分别对目标区域加载前后进行扫描，获取加载前后的点云数据。

3.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，所述步骤二具体为：分别对加载前后的点云数据进行滤波、去噪、配准、剪切，并将剪切后保留的待检沉井部分点云数据按三维坐标格式导出。

4.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，所述步骤五具体为：在待检沉井关键区域的平面进行模型切片，切片位置为该待检沉井节段设计图中的关键设计位置。

5.根据权利要求4所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，所述切片位置为构件接口处有平面设计图的位置。

6.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，当一次扫描无法覆盖整个目标区域时，则需要进行多次扫描，并布设不少于三个公共点用于扫描间配准。

7.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，当只进行了一次扫描时则无需进行配准；当进行了多次扫描时需要利用公共点进行配准将多次扫描统一到相同坐标系。

8.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，其特征在于，当使用高频激光雷达进行测量时，可对沉井的动态平整度进行检测。

技术总结
本发明公开了一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法。所述基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法包括以下步骤：对待检沉井的目标区域进行扫描，获取点云数据；对点云数据进行预处理；对预处理后的点云数据进行三角网构建；在待检沉井关键区域的平面进行模型切片；分别将切片所得的切片图形首尾相连获取直线，并分别在待检沉井关键部位计算切片图形距离直线的距离；统计所述步骤六得到的结果并画平整度夸张显示图。本发明提供一种基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法，该基于三维激光扫描的沉井平整度检测方法便于实现，能简单的、高效的、精确的计算出待检沉井区间内任意位置处的平整度值。

技术研发人员：彭龙辉,赵振平,张志新,任威,陈柯,李林,才宝山,王东伟,周见卓,丁巍,吴勇生,杨承昆,李东,李晓龙
受保护的技术使用者：中交中南工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14