[发明专利]基于结构力学分析的点云重力变形修正方法

说明书

本发明涉及一种基于结构力学分析的点云重力变形修正方法，步骤一：对构件进行三维扫描，获取构件的点云数据；步骤二：对构件在自重荷载作用下的状态进行力学简化，受到均布荷载和集中荷载的作用；步骤三：按照叠加原理，对简支梁模型分别求取均布荷载和集中荷载下的挠曲线方程，步骤四：将第一步得到的构件点云坐标数据进行转换；步骤五：在新的坐标系下，对点云Z坐标值进行修正；步骤六：将修正后的点云坐标数据进行坐标逆转换，这就得到经过重力变形修正的点云数据；本发明通过钢构件的力学分析计算钢构件的变形，在点云处理过程中，对不同位置点云进行坐标修正，从而减少由于构件的变形给预拼装精度带来的影响。

技术领域

本发明涉及一种变形的数据修正方法，具体的说是基于结构力学分析的点云重力变形修正方法。

背景技术

三维扫描技术可以获得物体表面点的三维坐标信息，特点是非接触、精度高、速度快、能大幅节约时间和成本，且数据的通用性很强，这些优势使三维扫描技术在很多方面都进行了应用。

在建筑钢结构预拼装领域，三维扫描技术也起到越来越重要的作用。它是钢结构数字化预拼装的基础。钢结构的预拼装，要求逆向模型非常精确，才能符合实际拼装情况，这就要求三维扫描得到的点云数据是非常精确的，点云是指在逆向工程中通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合。

针对钢结构构件的特点，往往由于工厂条件的限制，在三维扫描过程中，构件摆放时不能设置较多的支撑胎架，或者构件刚度较小，构件摆好后由于自重或者固定装置的作用，导致构件有了较大的变形，此时扫描得到的点云数据是不准确的，自然也会影响到后面点云数据的应用。对于预拼装这种对模型精度要求很高的应用，不加处理的点云对预拼装的精度会有一定的影响。通常的处理方法是，对于这种超长的构件凭经验多设置胎架，保证扫描的点云不受到构件自重变形的影响。这种方法自然增加了预拼装的工作量，而且效率较低。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种基于结构力学分析的点云重力变形修正方法，通过钢构件的力学分析计算钢构件的变形，在点云处理过程中，对不同位置点云进行坐标修正，从而减少由于构件的变形给预拼装精度带来的影响。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种基于结构力学分析的点云重力变形修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将构件按照两端简支的方式摆好，对构件进行三维扫描，获取构件的点云数据；

步骤二：对构件在自重荷载作用下的状态进行力学简化，形成简化简支梁模型，受到均布荷载和集中荷载的作用，其中均布荷载为构件自重，集中荷载为中间节点的自重；

步骤三：对简支梁模型进行力学分析，得到梁的挠度曲线方程；

按照叠加原理，对简支梁模型分别求取均布荷载和集中荷载下的挠曲线方程：

梁的挠度曲线近似微分方程为：

（1）简支梁在均布荷载下的弯矩方程：

积分后挠度曲线为：

初始条件为：

简支梁均布荷载下的挠度曲线如下：

（2）简支梁在集中荷载下的弯矩方程：

初始条件为：

积分后挠度曲线为：