一种高桩码头立柱的标准化检测方法与流程

本发明属于码头检测领域，尤其涉及一种高桩码头立柱的标准化检测方法。

背景技术：

1、高桩码头在码头建设工程中的应用越来越广泛，其立柱的浇筑质量决定了码头工程质量的好坏，因此需要对立柱的浇筑情况进行严格检测。目前，对高桩码头施工质量的衡量主要依据强制性行业标准《码头结构施工规范》(jts 215-2018)，该标准虽然从位置偏差、横截面尺寸偏差、竖向等方面规定了立柱的最大允许偏差，但并未给出各项偏差标准化、规范化的测量流程、数据处理方法与评价方法。常规检测方法为全站仪法，该方法具有劳动强度大、危险系数高、测量效率低、测量误差大等缺点。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种高桩码头立柱的标准化检测方法，包括：

2、选择测站点并在相邻测站点间布设标靶，基于三维激光扫描仪依次对所述高桩码头立柱进行测量，获得所述高桩码头立柱的初始点云数据；

3、将所述标靶作为数据处理过程中点云配准时的公共点，对所述初始点云数据依次进行点云配准、横截面提取和圆形拟合，获得目标点云数据；

4、通过评价指标对所述目标点云数据进行误差评价，获得所述高桩码头立柱的标准化检测结果。

5、优选地，选择测站点的过程包括：

6、在所述三维激光扫描仪的测量范围内，使测站点的位置尽可能远离被测立柱，保证对被测立柱的最大范围扫描；

7、在被测立柱四周至少布设4个测站点，且每一测站点获取的被测立柱点云数据不少于其完整信息的四分之一；同时将测站点的测站路线设置为“s”型。

8、优选地，在相邻测站点间布设标靶的过程包括：

9、每组相邻测站点间至少布设3个公共标靶，且不在同一条直线上；

10、并将相邻测站点间的公共标靶布设在清晰可见的位置处。

11、优选地，基于三维激光扫描仪依次对所述高桩码头立柱进行测量，获得高桩码头立柱的初始点云数据的过程包括：

12、将所述三维激光扫描仪架设于起始测站点后开机、整平、扫描，扫描完成后，查看图像检测是否扫描到被测立柱；

13、然后按照测站路线的测站点顺序依次对立柱进行扫描检测，完成各个测站点的点云数据采集。

14、优选地，对所述初始点云数据进行点云配准的过程包括：

15、采用基于奇异值分解的icp算法对所述初始点云数据进行点云配准，对于同一组标靶，假设第一测站点采集的点集为n，第二测站点采集的点集为m，则存在旋转矩阵r和平移矩阵l，使得n＝rm+l；

16、令其中

17、计算矩阵h，其中

18、对所述矩阵h进行奇异值分解，令h＝uλvt，求得正交矩阵u和v；

19、解算旋转矩阵r，其中r＝uvt；

20、解算平移矩阵l，l＝n-rm；

21、基于所述旋转矩阵r和平移矩阵l，将第二测站点的所有点云配准到第一测站点上；

22、依次重复，将测站点的点云数据配准后，获得完整的立柱点云图像。

23、优选地，对所述初始点云数据进行横截面提取的过程包括：

24、取立柱的横截面高度为1cm，按照1m的间隔由低至高提取立柱的横截面点云数据。

25、优选地，对所述初始点云数据进行圆形拟合的过程包括：

26、采用最小二乘法对横截面进行点云拟合，计算获得截面圆的拟合半径和圆心坐标；其中，拟合步骤包括：

27、设r为拟合圆的半径，(x0,y0)为拟合圆圆心，(xi,yi)为点云平面坐标；

28、根据最小二乘法原理，则需要满足：

29、

30、即

31、令a＝-2x0，b＝-2y0，

32、对上式求偏导可得：

33、

34、由式(2)～(4)可得：

35、

36、

37、式中：

38、

39、从而可得拟合值

40、优选地，所述评价指标包括但不限于轴线位置偏差、横截面尺寸偏差、竖向倾斜。

41、优选地，所述轴线位置偏差的公式表达式为：

42、

43、式中：δ(s)为轴线位置偏差，(x0,y0)为立柱底部横截面的拟合圆心的平面坐标，(xs,ys)为控制点坐标；

44、所述横截面尺寸偏差的公式表达式为：

45、

46、式中：δ(di)为点云i的横截面尺寸偏差，(xi,yi)为第i个点云的平面坐标；

47、所述竖向倾斜的公式表达式为：

48、

49、式中：l为竖向倾斜，为横截面高度为h时的拟合圆心坐标，(x0,y0)为立柱底部横截面的拟合圆心坐标。

50、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

51、本发明公开的高桩码头立柱的标准化检测方法，通过选择测站点并在相邻测站点间布设标靶，基于三维激光扫描仪依次对高桩码头立柱进行测量，获得高桩码头立柱的初始点云数据；将标靶作为数据处理过程中点云配准时的公共点，对初始点云数据依次进行点云配准、横截面提取和圆形拟合，获得目标点云数据；通过评价指标对目标点云数据进行误差评价，获得高桩码头立柱的标准化检测结果。本发明提出的基于三维激光扫描仪的高桩码头立柱高精度、快速的标准化检测方法，为港口码头的施工质量提供了有效保障。

技术特征：

1.一种高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的高桩码头立柱的标准化检测方法，其特征在于，

技术总结本发明公开了一种高桩码头立柱的标准化检测方法，包括：选择测站点并在相邻测站点间布设标靶，基于三维激光扫描仪依次对立柱进行测量，获得高桩码头立柱的初始点云数据；将标靶作为数据处理过程中点云配准时的公共点，对初始点云数据按测站顺序依次进行点云配准、横截面提取和圆形拟合，获得目标点云数据；通过对目标点云的位置偏差、横截面尺寸偏差和竖向倾斜进行误差评价，获得高桩码头立柱的标准化检测结果。本发明提出的基于三维激光扫描仪的高桩码头立柱高精度、快速的标准化检测方法，为港口码头的施工质量提供了有效保障。技术研发人员：张明敏,胡秋宝,黄团冲,柳义成,高术仙,王晨,郑金鑫,史保鹏,赵晖,曹玉芬,韩鸿胜,窦春晖受保护的技术使用者：交通运输部天津水运工程科学研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/14