[发明专利]基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，包括检测钢结构梁段的制造误差和桥梁虚拟预拼装；

检测钢结构梁段的制造误差，具体包括以下步骤：

步骤a1、根据设计数据建立钢结构梁段的理论模型；采用三维激光扫描仪采集钢结构梁段的点云数据，获得钢结构梁段的实测模型；将钢结构梁段的理论模型和实测模型进行比较来检测制造误差；

步骤a2、判断制造误差是否处于控制范围内，若制造误差超过控制范围，则调整相应节段的钢结构梁段，返回步骤a1；若制造误差位于控制范围内，则钢结构梁段满足要求；所有钢结构梁段均符合要求后进入桥梁虚拟预拼装；

桥梁虚拟预拼装，具体包括以下步骤：

步骤b1、将钢结构梁段的实测模型进行坐标转换，使得所有钢结构梁段的实测模型的坐标统一到一个坐标系中；将所有钢结构梁段进行全桥整体虚拟预拼装，得到虚拟预拼后的桥梁；

步骤b2、判断虚拟预拼后的桥梁是否满足要求，若虚拟预拼后的桥梁不满足要求，则挑选出不符合要求的节段所对应的钢结构梁段，对相应钢结构梁段进行微调，采用三维激光扫描仪采集钢结构梁段的点云数据，重新得到其实测模型，返回步骤b1；若虚拟预拼后的桥梁满足要求，则完成桥梁的虚拟预拼装。

2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，还包括合龙段的虚拟预拼装和合龙过程，具体是：首先，采用三维激光扫描仪采集合龙段以及与合龙段两端相连的钢结构梁段的点云数据，将合龙段与其相连的钢结构梁段进行虚拟预拼装，确定合龙段的修裁切割余量；其次，对合龙段进行修整，吊装修整后的合龙段进行桥梁合龙。

3.根据权利要求2所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述点云数据的采集过程是：在钢结构梁段或合龙段的四周架设2-8站扫描仪进行扫描采集点云数据，钢结构梁段或合龙段布设4-5个球形靶标便于数据拼接。

4.根据权利要求3所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述点云数据采集后被同步上传到云平台，并对点云数据进行处理，得到钢结构梁段和合龙段的实测模型。

5.根据权利要求4所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，对点云数据进行处理的具体过程是：将原始点云数据导入Geomagic软件中，通过去噪、修复以及封装处理后即得钢结构梁段或合龙段的实测模型。

6.根据权利要求2所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述虚拟预拼装具体操作是：提取相邻两节段钢结构梁段或者合龙段与其连接的钢结构梁段的拼接面的数据群，将数据群中的数据通过减去数据群的平均值而实现中心化；将中心化后的拼接面数据群在同一坐标系下显示，展示出两拼接面的吻合度，查看两拼接面的偏差是否在允许范围内；在相邻拼接面上均匀选取8-10个点作为公共点，完成坐标转换，实现两节段钢结构梁段的两两相拼。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，将理论模型和实测模型进行比较的方法包括以下两种：第一种、先在Auto CAD中根据设计数据画出待测钢结构梁段的三维模型，然后将待测钢结构梁段的点云数据导入Auto CAD中与三维模型进行比较；第二种、在Geomagic软件中对单节段的钢结构梁段的三维模型进行多次截面，获取该钢结构梁段的三维尺寸，然后与设计数据进行对比。

8.根据权利要求7所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述理论模型采用三维建模软件Auto CAD进行建立。

9.根据权利要求7所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述点云数据采用三维激光扫描仪在凌晨或没有日照的情况下进行采集。

10.根据权利要求7所述的基于三维激光扫描和云平台的钢结构桥梁虚拟预拼和检测方法，其特征在于，所述步骤a1具体是：先建立所有钢结构梁段的理论模型，再得到所有钢结构梁段的实测模型，最后将相应节段的钢结构梁段的理论模型和实测模型进行比较；

或者是，先建立某一节段钢结构梁段的理论模型，再得到此节段钢结构梁段的实测模型，最后再将此节段的钢结构梁段的理论模型和实测模型进行比较；重复以上步骤完成所有钢结构梁段的检测。