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「三維激光掃描虛擬預拼裝技術(shù)」利用三維激光掃描儀復建出被測目標的三維模型等各種數(shù)據(jù)點云模型，在計算機中進行虛擬預拼裝，簡便高效地分析比對數(shù)據(jù)，驗證構(gòu)件的加工制作對接精度。本文以浙江大學承接的杭州某雙曲面人行天橋鋼箱梁模型檢測工程為例，講解鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)上的三維激光掃描儀虛擬預拼裝應用技術(shù)。

構(gòu)件需要預拼裝常見于構(gòu)件或結(jié)構(gòu)復雜、運輸超限、以及現(xiàn)場安裝條件差等情況下，這意味著進行預拼裝即面對著諸多困難。為滿足現(xiàn)場一次拼裝和吊裝成功率，確保下道工序的正常運轉(zhuǎn)和安裝質(zhì)量達到規(guī)范、設計要求，進行實體預拼裝需耗費較多的人力物力，并且需要較大的空間以及較長的時間。

(資料圖片僅供參考)

三維激光掃描虛擬預拼裝技術(shù)利用三維激光掃描儀記錄被測物體表面的點的三維坐標和紋理反射率等信息，快速復建出被測目標的面、體以及三維模型等各種數(shù)據(jù)，然后使用點云處理及數(shù)據(jù)對比分析功能的軟件(MagnetCollage、Geomagic ControlX等），在計算機中進行虛擬預拼裝。在模型數(shù)據(jù)的對比分析中，可以簡單高效地得到構(gòu)件的加工尺寸偏差數(shù)據(jù)，更加直觀地了解構(gòu)件對接部位及其他關(guān)鍵部位的偏差分布，對偏差密集的區(qū)域或是關(guān)鍵部位進行點注釋，驗證構(gòu)件的加工制作對接精度。

外業(yè)掃描獲取數(shù)據(jù)

設備選型

本工程采用了Topcon GTL-1200三維激光掃描設備，其最大掃描距離能達到70m,掃描速度最快達 200000點/s，測距誤差為 ±2mm@50m，完全能夠滿足大范圍快速高精度測量的需求。

設備架設

多段構(gòu)件按照批次分布在現(xiàn)場不同位置，利用三維掃描儀便攜、快速的特點，每個構(gòu)件都通過不同角度轉(zhuǎn)換站點，在現(xiàn)場完成構(gòu)件全方位的掃描。

內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)采集的各測站點數(shù)據(jù)利用Magnet Collage軟件進行初步的處理。

1.點云模型處理

掃描后導入MagnetCollage處理

軟件MagnetCollage處理最終結(jié)果

2.模型虛擬預拼裝

將整理好的點云模型利用Geomagic ControlX軟件進行合并、拼接。

3號段中拱三維點云模型

人行橋中拱虛擬拼裝完成

3、對比分析

Geomagic ControlX軟件可以使用拼接好的點云模型與標準模型進行3D或2D對比分析。3D對比分析可以讓我們對構(gòu)件的整體偏差有一個直觀的了解，2D對比分析可以對偏差比較密集或者比較關(guān)鍵的部位進行更加全面的對比分析。

3D注釋分析

2D注釋分析

通過將掃描的數(shù)據(jù)與標準模型的對比分析，我們可以直觀地了解制作、拼裝的誤差，在構(gòu)件出廠前可以對制作不合格的構(gòu)件進行矯正，嚴重不合格的進行報廢處理，杜絕不合格產(chǎn)品出廠。同時在現(xiàn)場鋼拱的拼裝過程中也可以對拼裝進行指導，預拼裝好之后整體掃描一遍，誤差在允許范圍之內(nèi)才能進行焊接，誤差過大需根據(jù)對比分析結(jié)果進行及時調(diào)整，焊接完成之后進行復測，誤差在允許范圍內(nèi)才可進行吊裝。

三維激光掃描虛擬預拼裝技術(shù)擁有掃描速度快、實時性強、精度高等特點。能夠?qū)θ我馕矬w進行掃描，采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)。快速將掃描的信息轉(zhuǎn)換成計算機處理的數(shù)據(jù)，相比人工手動統(tǒng)計計算，避免了人為疏忽導致數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯誤的可能性。偏差數(shù)據(jù)不僅可以表現(xiàn)在模型上，用不同的顏色來表示不同的偏差范圍大小以及偏差分布，也可以以圖表的形式呈現(xiàn)。又或者創(chuàng)建點注釋，標出構(gòu)件的詳細尺寸偏差。可以將所有對比分析操作生成報告并以 pdf格式保存，方便保存與隨時查看。更加全面快捷地復核鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的安裝精度，為后續(xù)安裝提供依據(jù)，對提高鋼結(jié)構(gòu)工廠加工及現(xiàn)場安裝的效率與質(zhì)量有著十分積極的作用。

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