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装配式水泥混凝土铺面是一种较为理想的快速铺装技术,具有工厂内预制、现场装配、快速开放的优点。经国内外学者的研究,装配式水泥混凝土铺面的施工工艺日益成熟,但施工过程中的数字化和信息化程度仍然较低,制约了装配式铺面的进一步精细化升级。其中,三维信息获取与应用是支撑装配式水泥混凝土铺面实现数字化和信息化的基础。本文在现有三维信息获取技术的基础上,研究了适用于装配式水泥混凝土铺面的三维信息获取方法及其应用技术,取得了以下成果。
(1)研究了针对装配式水泥混凝土铺面的三维信息获取技术。明确了装配式水泥混凝土铺面的三维信息获取的技术需求,详细分析了点云获取设备适用性,完成了设备选型。明确了Astra深度相机的基本原理、坐标系转换方法、标定方法等,并搭建了多相机数据采集系统。研究了三维激光扫描技术的原理及技术特征,提出了三维激光扫描技术在装配式水泥混凝土铺面应用中的数据采集流程。
(2)针对装配式水泥混凝土铺面点云,提出相应点云处理技术。首先,明确了装配式水泥混凝土铺面点云在不同的点云处理场景中的数据结构化压缩算法。然后,提出分别通过基于欧式距离的离群点过滤算法与双边滤波算法对离群噪声点与点云表面噪声进行滤波,滤波效果较好。最后,提出了一种先用变换矩阵对点云进行粗拼,再用ICP算法进行细拼的深度相机点云拼接算法;明确了通过标靶球法对三维激光扫描仪点云数进行拼接。
(3)提出了装配式水泥混凝土铺面的施工检测技术。对于预制板与基层的几何冲突检测,通过角点提取的方法重建预制板底面作为虚拟装配面对基层几何冲突点云进行筛选。对于预制板与周边板的几何冲突检测,通过高程阈值法提取预制板边界作为虚拟装配框对周边板几何冲突点云进行筛选,使用射线法判断周边板点云是否在虚拟框内。通过空间几何计算,揭示了板块调平螺杆顶升量与板底注浆量的预估方程。
(4)提出了基于基层与预制板点云数据的装配式水泥混凝土铺面虚拟装配技术。研究了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配中模型的建模方法;明确了虚拟装配过程中所涉及到的部件模型的约束关系;提出了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配的路径设计方法;研究了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配中可能出现的部件之间的干涉,提出了干涉查询表与相应问题解决方法,并将点云冲突算法通过二次开发运用到模型的干涉检测。
本文的研究成果对装配式水泥混凝土铺面的设计与施工提供了指导,具有一定的参考价值。
(1)研究了针对装配式水泥混凝土铺面的三维信息获取技术。明确了装配式水泥混凝土铺面的三维信息获取的技术需求,详细分析了点云获取设备适用性,完成了设备选型。明确了Astra深度相机的基本原理、坐标系转换方法、标定方法等,并搭建了多相机数据采集系统。研究了三维激光扫描技术的原理及技术特征,提出了三维激光扫描技术在装配式水泥混凝土铺面应用中的数据采集流程。
(2)针对装配式水泥混凝土铺面点云,提出相应点云处理技术。首先,明确了装配式水泥混凝土铺面点云在不同的点云处理场景中的数据结构化压缩算法。然后,提出分别通过基于欧式距离的离群点过滤算法与双边滤波算法对离群噪声点与点云表面噪声进行滤波,滤波效果较好。最后,提出了一种先用变换矩阵对点云进行粗拼,再用ICP算法进行细拼的深度相机点云拼接算法;明确了通过标靶球法对三维激光扫描仪点云数进行拼接。
(3)提出了装配式水泥混凝土铺面的施工检测技术。对于预制板与基层的几何冲突检测,通过角点提取的方法重建预制板底面作为虚拟装配面对基层几何冲突点云进行筛选。对于预制板与周边板的几何冲突检测,通过高程阈值法提取预制板边界作为虚拟装配框对周边板几何冲突点云进行筛选,使用射线法判断周边板点云是否在虚拟框内。通过空间几何计算,揭示了板块调平螺杆顶升量与板底注浆量的预估方程。
(4)提出了基于基层与预制板点云数据的装配式水泥混凝土铺面虚拟装配技术。研究了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配中模型的建模方法;明确了虚拟装配过程中所涉及到的部件模型的约束关系;提出了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配的路径设计方法;研究了装配式水泥混凝土铺面虚拟装配中可能出现的部件之间的干涉,提出了干涉查询表与相应问题解决方法,并将点云冲突算法通过二次开发运用到模型的干涉检测。
本文的研究成果对装配式水泥混凝土铺面的设计与施工提供了指导,具有一定的参考价值。