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基于三维激光点云的预制混凝土箱梁尺寸检测和BIM逆向建模
| 论文题名： | 基于三维激光点云的预制混凝土箱梁尺寸检测和BIM逆向建模 |
| 关键词： | 桥梁工程;预制混凝土箱梁;三维激光点云;尺寸检测;BIM技术;逆向建模 |
| 摘要： | 为促进桥梁工程的装配式建造技术和预制构件质量检测方法的发展，建筑业与信息化工业化的深度融合十分必要。装配式建筑的性能非常依赖于预制构件的制作质量。传统的构件尺寸检测方法依赖于激光测距仪、水准仪、卷尺等仪器，时间成本高，精度较低，检测结果受人为因素影响，且无法评估构件整体三维几何形态。三维激光扫描技术是一种高精度非接触式测量技术，将传统的单点测量模式升级到面测量模式，采用有效的点云数据处理算法即可实现构件的尺寸检测，对于推动装配式建筑的技术进步具有重要意义。 本文基于三维点云数据的预制混凝土箱梁尺寸检测方法以及BIM逆向建模方法展开研究，首先对采集的原始点云进行配准、去噪、精简；再提取点云特征面、特征线和特征角点，对点云残缺面进行修补和重建，采用切片法获取构件局部断面点云；然后基于各几何特征的空间关系获得尺寸的计算值；以8根预制预应力混凝土箱梁为现场试验，对比点云计算值与现场测量值，计算各典型尺寸的点云计算值与现场测量值的绝对差值，在132组对比数据中80.3%保持在10mm以内，说明本文检测方法可行性，在此基础上对比点云计算值和设计值，评价试验梁的尺寸控制精度，引入四分位数评估多断面尺寸分布特征，同时评估梁的弯曲、扭转变形状态；最后，利用Revit二次开发技术，基于多断面点云特征角点实现BIM自动化逆向建模。 施工环境下构件实际扫描点云具有明显的密度不均匀性，点云精简面临着既需保留曲率特征、还要保护低密度区点云这一技术难点，本文提出了针对性的混合压缩法。基本思路是先采用均匀网格法降采样，再通过切片投影法将三维点云转为二维，提取大曲率点后映射到三维，实现大曲率特征点提取，最后基于点云密度确定采样率，避免了低密度区域因删除过多的点而产生空洞。在点云特征面提取时，提出了一种面域空间的均匀性分析方法，在此基础上对区域生长法的初始种子点选取准则提出改进，以箱梁翼缘板底面点云为实验，得出较优的阈值、参数组合，为非均匀点云面域分割提供新思路。 本文利用Revit二次开发技术，提出基于Dynamo将构件的设计BIM模型离散为设计点云，为构件点云类型识别、扫描点云拟合对齐提供参照；采用“化曲为直、以直代取”的思想，基于点云多断面特征角点自动逆向建立BIM模型，该模型能够表现构件扭转、弯曲的实际变形形态；最后，开发尺寸查询系统，以BIM模型为几何信息载体，提高了模型与信息的交互性。 |
| 作者： | 王新雅 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 吴文清;章世祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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