[发明专利]基于点云数据分析的升船机船厢变形监测方法

说明书

本发明公开了基于点云数据分析的升船机船厢变形监测方法，选择船厢的关键部位或结构件作为变形测量对象，在测区设置扫描站点，架设激光扫描仪，对激光扫描仪进行校准；利用激光扫描仪对升船机船厢进行扫描，得到船厢的点云数据；导入点云后处理软件，生成高度色阶图及变形测量对象的检测图；将变形测量对象的点连接成折线，形成CAD分析图，分析船厢的变形情况。本发明在不影响三峡升船机正常通航的情况下，利用三维激光扫描仪技术快速、高效地完成了对三峡升船机船厢变形测量，测量精度高；利用点云后处理软件生成点云数据高度色阶图及变形测量对象的检测图，便于直观分析出船厢变形测量对象的变形情况。

技术领域

本发明属于升船机监测领域，具体涉及一种基于点云数据分析的升船机船厢变形监测方法。

背景技术

三峡升船机是目前世界上规模最大、运行条件最复杂、技术难度最高的升船机，船厢总重量约15500t，最大提升高度113m，上、下游通航水位变幅分别为30m和11.8m，下游水位变率±0.50m/h，最大通过船舶排水量达3000t。三峡升船机为全平衡垂直升船机，采用齿轮齿条爬升型式驱动机构、长螺母柱—短螺杆型式安全机构，是船舶通过三峡枢纽的快速过坝通道，对提高三峡枢纽通航过坝能力具有重要意义。

升船机船厢是自承载式的焊接钢结构，为升船机的主体结构，具有尺寸大、结构复杂等特点，且与塔柱存在配合关系。升船机船厢变形的影响因素包括自身因素、环境因素及外部因素，船厢的变形一定程度上会改变船厢与塔柱间的配合，为防止长期运行过程中因船厢变形可能产生的不良影响，需进行变形监测，采集相关数据分析不同工况下船厢结构变形和姿态变化规律。

三维激光扫描技术集测量、影像和高速三维扫描于一体，通过对大范围目标对象进行点云扫描，采集目标点的三维坐标数据用于相关分析。相较于其他传统测量技术，三维激光扫描技术具有高效率、高适应性、高精度、非接触性、直观性和高度数字化等优势。

目前国内外关于大型升船机设备设施的状态监测较为欠缺，没有三维激光扫描技术用于船厢变形监测的方法，因此研究一种升船机船厢三维激光扫描仪变形监测方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种基于点云数据分析的升船机船厢变形监测方法，利用激光扫描仪对升船机船厢进行扫描，得到船厢的点云数据，导入点云后处理软件，生成高度色阶图及变形测量对象的检测图，将变形测量对象的点连接成折线，形成CAD分析图，分析船厢的变形情况。

本发明的技术方案是基于点云数据分析的升船机船厢变形监测方法，选择船厢的关键部位或结构件作为变形测量对象，利用激光扫描仪对升船机船厢进行扫描，得到船厢的点云数据，导入点云后处理软件，生成高度色阶图及变形测量对象的检测图，以便分析船厢变形情况，所述升船机船厢变形监测方法包括以下依次执行的步骤，

步骤1：在升船机船厢底部下沉测区设置扫描站点，架设三维激光扫描仪，对激光扫描仪进行校准；

步骤2：设置三维激光扫描仪的扫描精度，利用三维激光扫描仪对升船机船厢进行扫描，得到升船机船厢的点云数据；

步骤3：将船厢的点云数据导入点云后处理软件，提取出船厢点云数据模型；

步骤4：利用点云后处理软件对点云数据进行渲染，生成点云数据高度色阶图及变形测量对象的检测图；

步骤5：选取船厢的变形测量对象的点连接成折线，形成CAD分析图，拟合出水平基准面、垂直基准面，分析船厢变形测量对象相对基准面的偏移量；

步骤6：将船厢的变形数据与历史时期的船厢的变形数据进行对比分析，判断船厢变形趋势。

进一步地，所述选择船厢的关键部位或结构件作为变形测量对象，以船厢前侧面、船厢护岸、船厢下底面主纵梁为测量对象。

进一步地，步骤1中，所述对激光扫描仪进行校准包括利用双轴自动水准补偿器进行水平倾角的调平。