「三維激光掃描虛擬預拼裝技術」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據點云模型，在計算機中進行虛擬預拼裝，簡便高效地分析比對數據，驗證構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，講解鋼結構專業上的三維激光掃描儀虛擬預拼裝應用技術。

構件需要預拼裝常見于構件或結構復雜、運輸超限、以及現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。為滿足現場一次拼裝和吊裝成功率，確保下道工序的正常運轉和安裝質量達到規范、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據，然后使用點云處理及數據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。在模型數據的對比分析中，可以簡單高效地得到構件的加工尺寸偏差數據，更加直觀地了解構件對接部位及其他關鍵部位的偏差分布，對偏差密集的區域或是關鍵部位進行點注釋，驗證構件的加工制作對接精度。

外業掃描獲取數據

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

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

內業數據處理

外業采集的各測站點數據利用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

通過將掃描的數據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，在構件出廠前可以對制作不合格的構件進行矯正，嚴重不合格的進行報廢處理，杜絕不合格產品出廠。同時在現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才能進行焊接，誤差過大需根據對比分析結果進行及時調整，焊接完成之后進行復測，誤差在允許范圍內才可進行吊裝。

三維激光掃描虛擬預拼裝技術擁有掃描速度快、實時性強、精度高等特點。能夠對任意物體進行掃描，采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數據。快速將掃描的信息轉換成計算機處理的數據，相比人工手動統計計算，避免了人為疏忽導致數據產生錯誤的可能性。偏差數據不僅可以表現在模型上，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。又或者創建點注釋，標出構件的詳細尺寸偏差。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構節點的安裝精度，為后續安裝提供依據，對提高鋼結構工廠加工及現場安裝的效率與質量有著十分積極的作用。

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