Способ лазерного 3d сканирования оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости. По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм. В случае, если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

 

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому способу является способ лазерного 3D сканирования, который обеспечивает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности объекта и регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели объекта, представляющей рой точек {Xi,Yi,Zi, i=1,n}.

Способ лазерного 3D-сканирования обеспечивает:

возможность определения пространственных координат точек объекта в полевых условиях;

трехмерную визуализацию в режиме реального времени исследуемого объекта;

неразрушающий метод получения информации;

высокую точность измерений;

безопасность исполнителя при съемке труднодоступных и опасных районов, т.к. применяется принцип дистанционного получения информации;

высокую производительность выполнения работы, сокращает время полевых работ при создании цифровых моделей объектов;

работы можно выполнять при любых условиях освещения, то есть днем и ночью, так как сканеры являются активными съемочными системами;

высокую степень детализации.

[см. Середович В.А., Комиссаров А.В., Комиссаров Д.В., Широкова Т.А. и др. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск, СГГА, 2009, 261 с. - прототип].

Данный способ не дает возможности определять степень деформированности конструкций сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

Поставленный технический результат достигается тем, что способ лазерного 3D- сканирования, включающий выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {Χiii, i=1, n}, для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого, вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм, сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°, при этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

Перечень графических иллюстраций применения предлагаемого способа.

на фиг. 1 изображена исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 1);

на фиг. 2 - исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 2);

на фиг. 3 - исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 3);

на фиг. 4 - отклонение стены от идеальной вертикальной плоскости.

Способ лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения, и регистрацию соответствующих направлениий (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {XI,YI,Zi, i=1, n}, для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого, вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм, сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°, при этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

Суть способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму заключается в следующем.

Сканирование сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, выполняется не мене чем с трех позиций, обеспечивающих полный обзор изучаемого объекта, с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы). Минимально по одному сканированию с каждой стороны сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

По проведенным измерениям формируется 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {Xi,Yi,Zi. i=1, n} (фиг. 1, 2, 3). При сшивке сканов в единую модель достигается точность 1 мм.

По результатам отдельных сканирований с применением стандартных сферических отражателей или бумажных марок, или характерных угловых точек объекта.

Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.

Строится карта отклонений и графики отклонений стен от идеальной стеновой вертикальной плоскости. При этом используется априорно задаваемый допуск максимального отклонения и размер ячеек карты отклонения. В каждую ячейку матрицы карты отклонений заносится фактическое отклонение 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму от идеальной плоскости.

По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение:

карты изолиний;

цветотоновой карты;

графиков поверхности;

теневой карты.

Поскольку объект имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°.

После чего необходимо изучить смещения и вычислить изгибные деформации.

Изучение 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, для выявления деформаций выполняется построением ряда горизонтальных и вертикальных сечений модели, а затем, с учетом геометрических параметров и координат, определенных по этим сечениям, строится карта отклонений и графики отклонений торцевой стороны дома от идеальной вертикальной плоскости.

При построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски типа «атлас» (впадины - от темно-синего до голубого, выпуклости - от желтого до темно-коричневого). Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены. Сечение карты изолиний отклонений выбирается стандартно в погрешности построения модели 1 мм.

Проводится анализ графиков отклонений от идеальной вертикальной плоскости.

На фиг. 4 показано отклонение стены от идеальной вертикальной плоскости, где 1 - область карниза.

Применение способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, позволяет эффективно и быстро выявлять количественные деформации различных элементов сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и оценить их изгибные деформации.

Способ лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, включающий выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющую рой точек {Xi,Yi,Zi, i=1,n}, отличающийся тем, что для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого, вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм, если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°, при этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к распиловке круглого леса. Продольно-распиловочный станок для распиловки бревен содержит пильный инструмент с механизмом его перемещения и устройство отображения на экране монитора торца бревна и предполагаемой карты распила, выполненное в виде устройства дополненной реальности.

Изобретение относится к оптическим датчикам, предназначенным для измерения линейных перемещений объекта наблюдения. Датчик линейных перемещений содержит источник света и подложку.

Заявленное изобретение относится к устройству и способу изготовления аккумуляторной батареи, а именно к устройству, укладывающему электроды стопкой, и способу укладывания электродов стопкой.

Изобретение относится к способу определения положения детали в процессе сборки. Деталь 1 захватывают с помощью зажимного патрона 2 в положении захвата, которое зарегистрировано как положение А начала отсчета при измерении.

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения объема пучка лесоматериалов, находящегося на движущемся объекте. В способе движущийся объект пропускают через измерительное устройство - измерительную рамку, оснащенную лазерными сканерами, которые измеряют внешний контур пучка, его длину и суммарную площадь торцов лесоматериалов.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для автоматизации процессов контроля и сортировки листового проката и других подобных изделий.

Изобретение относится к прецизионной измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях: метрологии, приборостроении, в отсчетных системах измерительных приборов, координатно-измерительных машин и прецизионных станков, аэрокосмической промышленности, при обработке материалов, автоматизации, в робототехнике, в оптико-механической промышленности, а также во всех высокотехнологичных отраслях техники, науки и т.д.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических параметров протяженных объектов, в частности композитной арматуры, а также кабельной продукции, проволоки и других в процессе производства.

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерительным устройствам, характеризующимся дистанционными оптическими средствами измерений, и может быть использовано при решении задач, требующих одновременного определения двух линейных и двух угловых координат объекта при постоянной дистанции до объекта. Предложено одноканальное двухкоординатное устройство измерения угловых и линейных координат объекта, работающее в большом диапазоне дистанций с высокой точностью и изменяемым диапазоном измерений. Такой технический результат достигнут нами, когда в устройстве измерения линейных и угловых координат объекта, содержащем осветитель, объектив с матричным фотоприемником, связанным с устройством обработки информации и установленным в плоскости, сопряженной с объектом, и измерительную марку, установленную на объекте, новым является то, что измерительная марка снабжена осветителем, включающим расположенные по ходу луча источник света, конденсор и рассеиватель, и двумя визирными элементами, образующими кольцевую и точечную структуры и разнесенными по оптической оси, за второй структурой по ходу луча установлен компенсатор оптического хода, при этом объектив выполнен с переменным фокусным расстоянием. 5 ил. .

Способ заключается в формировании подаваемого на поверхность исследуемого объекта потока светового излучения, регистрации в фиксированной точке отраженного света и преобразовании его в электрический сигнал, величину которого используют для определения расстояния от поверхности исследуемого объекта по формуле: Δ x = x 0 − x 0 2 U 0 U , где х0 - начальное расстояние от светоотражающей поверхности исследуемого объекта до фотоприемника; U0 - амплитуда выходного сигнала с фотоприемника, соответствующая х0; U - амплитуда выходного сигнала с фотоприемника, соответствующая Δх.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 3 мм. В случае если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi,Yi,Zi, i=1,n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты. При построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 5 мм. В случае если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму. 4 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, представляющей рой точек {Xi, Yi, Z, i=l, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости. По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 5 мм. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации панельного сооружения. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей для оперативного определения степени деформации сооружения. 6 ил.

Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ. Способ включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения и регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели панельного сооружения, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}. Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости. По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого. Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 1 мм. При этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации панельного сооружения. Технический результат заключается в расширении эксплуатационных возможностей для оперативного определения степени деформации сооружения. 6 ил.

Изобретение относится к области видеонаблюдения, в частности к видеонаблюдению с использованием поворотных (PTZ) камер. Техническим результатом является уменьшение ошибки позиционирования камеры и увеличение повторяемости позиционирования. Предложен способ уменьшения ошибки позиционирования PTZ-камеры, характеризующийся тем, что получают целевую позицию поворота камеры, затем определяют по крайней мере одну промежуточную позицию камеры и ее координаты на основе данных о целевой позиции поворота камеры, после чего последовательно поворачивают камеру в целевую позицию через вышеупомянутые промежуточные позиции. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения положения трубопровода в пространстве при эксплуатации и строительстве магистральных и технологических нефте-, нефтепродуктопроводов. Способ состоит в том, что измерения производятся с помощью лазерного построителя плоскости, а далее с помощью тахометра и рулетки. При этом, если геодезические измерения содержат ошибки, то для горизонтального радиуса кривизны трубопровода определяют значения дистанций для выбранных точек li и соответствующие значения координат xi и yi, i=1…N, где N - количество точек измерения, а для горизонтального радиуса кривизны трубопровода - соответствующие высоты zi. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения радиуса кривизны трубопровода в вертикальной и горизонтальной плоскостях. 1 ил.
Наверх