徕卡RTC360三维激光扫描仪在钢结构变形中的应用
发布日期：2023-03-03
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作者：Li
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摘要：介绍采用徕卡三维激光扫描仪RTC 360在某厂房顶部钢结构变形中的应用，对外业测量重点工序进行了说明，对点云处理过程进行了介绍，采用点云滤波、分割、拟合等手段对钢结构中的节点球进行拟合，根据拟合结果分析钢结构扰度变形情况。

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现场情况：

某厂房顶部为钢结构支撑，空间不同的钢结构相交部分为节点球，每个节点球下部有一根垂直的钢结构与厂房顶板相连，水平方向有东南西北4根钢结构与周边邻近的节点球相连，上部有4根呈45度角的钢结构与顶部结构相连。


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由于时间久远没有维护，以及各种荷载、温度等不均匀受力影响，钢结构存在变形，影响厂房的安全运行，需要检测水平方向每一行、每一列钢结构的扰度变形情况，为后续维修加固提供依据。

外业测量：

采用徕卡RTC 360三维激光扫描仪对现场钢结构进行测量，获取空间三维点云，RTC360自带的视觉追踪技术可大大提高拼接效率，考虑到现场实际情况复杂，空间特征少，在现场放置若干个黑白标靶用于相邻测站的拼接校核。

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根据现场钢结构情况制定设站方案，测站之间的距离不宜太大，以免部分钢结构点云缺失。现场作业流程如下图所示。

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点云处理：

外业数据采集完后，下载原始数据，对各个测站的点云进行拼接，并进行点云滤波去噪处理，处理后钢结构如下图所示。

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对每一行、每一列的钢结构点云进行裁切、提取，进一步对点云进行优化处理，适当抽稀，某列钢结构点云图如下：

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      对每个节点球的三维点云进行分割、提取，并依据点云拟合空间球体。

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根据安装的设计数据，在没有变形的情况下，每一行、每一列上各个节点球在空间上位于一条直线上，分析、计算各个节点球中心偏离安装设计轴线的距离即为扰度变形情况。

       用直线将每一行、每一列首尾两个节点球中心相连，如下图所示。

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从下图看出，将节点球部分进行放大，部分节点球中心偏离了该直线。

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构建空间平面，使该平面穿过节点球中心与空间直线，如下图，量取节点球中心与直线的垂直距离即为扰度值，也可构建空间独立坐标系计算扰度变形值。

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由于存在扰度变形，节点球之间圆柱形钢结构也存在变形，通过分割点云拟合钢管柱，将实测三维点云与拟合的钢管柱进行空间碰撞分析，即可得到钢管柱的空间变形情况。

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三维激光扫描仪为类似的钢结构变形提供了更加有效的检测手段，相对于传统全站仪采集数据，其获取的空间信息更加准确、全面，分析计算所得结果也更加可靠。
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