一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法与流程

1.本发明属于大型设备，具体涉及一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法。


背景技术：

2.模块化施工技术已经广泛应用到了现代工程建造中，在建设工程中，存在大量需要在狭小或特定空间安装尺寸非常巨大的结构或设备的情况。比如，在核电站建设中，有一些建筑结构模块，就是一个由多面(组)中空钢板墙组合而成的大型构筑物，其中空钢板墙一般是由槽钢连接在一起的两面钢板组成，整个结构模块拼装完成后使用大型吊车吊装就位到核岛设计位置。
3.为了使大型结构与设备安装后，可以与其安装区域结构良好的结合，一般都设计有交叉或连接的部件，如在建筑结构模块的每面中空钢板墙内部都设计安装大量的剪力钉，可以与安装区域布置的基础钢筋等匹配交叉在一起，后续通过浇筑混凝土，可以构成牢固的钢筋混凝土结构。由于剪力钉和基础钢筋安装布置的均非常密集，且在施工中存在无法避免的无规律性偏离设计位置的情况。同时，钢板的变形，槽钢和内部管道等安装物项，也均为吊装安装工作带来了极大的碰撞干涉风险。
4.现有常规的方法，是在结构与设备存放场地根据设计图纸完成本体上基准线的标记，再使用卷尺去测量可能干涉的部位(如：槽钢、管道、钢筋等)到基准线的水平距离尺寸；同时，在安装区域标记基准线，位置应与本体上标记的基准线相同(x\y坐标值一致)，根据在本体上量取的可能干涉部位距离尺寸，在安装区域画出可能干涉部位的轮廓，从而发现干涉部位。此方法存在以下缺点：操作过程容易产生累计误差，量取的距离越长，数量越多，误差越大；量取工作记录、计算依靠人工进行，存在大量人为操作错误的可能性，需要进行反复核对，过程由多名人员专门配合进行操作，占用工期较长；无法100％的获取数据，仅能排查出部分干涉部位，量取仅能获取人员可以到达的位置的数据，人员无法到达进行操作的部位数据无法获取；具体干涉情况只能平面的反馈出来，不够直观立体，处理方案制定和执行均非常困难，同时，处理后难以确定处理结果是否满足要求，受工期所限，多次排查的可能性较低。


技术实现要素：

5.本发明的内容是针对现有技术的缺陷，提供一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法。
6.本发明是这样实现的：一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，包括下述内容，
7.第一步：梳理排查重点；
8.第二步：制定扫描方案；
9.第三步：采集并组合数据；
10.第四步：建模；
11.第五步：制定现场处理措施方案。
12.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的第一步包括，按照设计图纸建立大型建筑结构模块的理论模型以及安装区域钢筋分布情况的理论模型，将二者按照理论尺寸组合在一起后，梳理出安全距离较小的部位作为后续排查的重点。
13.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的第二步包括，确定扫描路线，布置扫描靶点和靶球位置，保证完整扫描获取大型建筑结构模块本体及安装区域的三维点云数据。
14.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的第三步包括，采集扫描时布置的靶点中心坐标数据，对应输入到软件中的相应点位，根据两个区域测量坐标控制网之间的空间相对关系，将不同两组点云组合起来。
15.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的采集数据，是用两个区域的测量坐标控制网定位全站仪实现的。
16.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的第四步包括，利用点云数据，对疑似碰撞干涉部位进行三维建模，并使用软件的碰撞检测分析功能，确定碰撞干涉部位，并生成碰撞检测报告。
17.如上所述的一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，其中，所述的第五步包括，根据碰撞检测结果，制定现场处理措施方案，并直观立体的在现场指导执行处理。
18.本发明的显著效果是：本发明提供的方法，自动化程度高，人工操作对结果的影响小，借助激光扫描技术的非接触性数据获取优势，相当大程度上消除现场条件的影响，可以将模结构或设备本体与其安装区域进行实景还原，基本可以100％获取全部需求部位的点云数据，通过扫描获取的点云数据量巨大，容错性良好。
19.本发明使用点坐标测量仪器，分别完成结构或设备存放及安装区域进行激光扫描时布置的靶点中心坐标的数据采集，再通过两个区域测量坐标控制网之间的空间相对关系，将不同区域的点云快速的组合在一起，可以初步判断出可能发生碰撞干涉的部位，减轻了三维建模处理的工作强度，实现了结构或设备的模拟安装。
20.本发明通过对碰撞干涉高风险部位进行三维建模，自动完成碰撞干涉检测，可以向相关人员展示出碰撞干涉的具体情况，为处理措施方案的制定提供了可靠的依据，并且在方案制定后，可以直观立体的指导现场措施执行，降低了正式吊装过程发生碰撞干涉风险的可能性。
21.整套方法自动化程度高，节约人力，过程耗时短，对处理后的结果有疑问的可以再次执行检测，基本消除了正式吊装过程发生碰撞干涉发生的可能性，降低了吊装风险。
附图说明
22.图1：待安装的建筑结构模块
23.图2：中空墙体内部结构
24.图3：靶点标志
25.图4：靶球
26.图5：安装区域基础钢筋分布理论模型
27.图6：大型建筑结构模块理论模型
28.图7：碰撞检测结果显示(局部)
29.其中1中空墙体，2内部槽钢，3内部管道，4剪力钉，5靶点中心，6靶球底座，7安装区域基础钢筋，8本体钢筋。
具体实施方式
30.一种结合激光扫描技术的大型结构与设备安装方法，包括下述内容，
31.第一步：可以按照设计图纸建立大型建筑结构模块的理论模型以及安装区域钢筋分布情况的理论模型，将二者按照理论尺寸组合在一起后，可以梳理出安全距离较小的部位作为后续排查的重点。
32.第二步：制定扫描方案，确定扫描路线，布置扫描靶点和靶球位置，保证完整扫描获取大型建筑结构模块本体及安装区域的三维点云数据。
33.第三步：利用两个区域的测量坐标控制网定位全站仪，采集扫描时布置的靶点中心坐标数据，对应输入到软件中的相应点位，根据两个区域测量坐标控制网之间的空间相对关系，将不同两组点云组合起来。
34.第四步：利用点云数据，对疑似碰撞干涉部位进行三维建模，并使用软件的碰撞检测分析功能，确定碰撞干涉部位，并生成碰撞检测报告。
35.第五步：根据碰撞检测结果，制定现场处理措施方案，并直观立体的在现场指导执行处理。
36.本发明的创新点在于：本发明通过使用激光扫描技术，可以非接触性的获取结构或设备本体及其安装区域结构的三维点云数据，用以完成真实、准确的实体三维模型建模，为实现模拟安装及结构碰撞干涉检测提供了数据依据，给提前制定风险解决方案，压缩结构与设备的调整、处理的工期，最终实现一次性安全快速精准就位创造了条件。
37.本发明选择三维激光扫描技术，可以通过非接触式的自动扫描，准确的获取结构或设备本体及其安装区域结构的全部三维点云数据，免除了人工操作误差产生的同时，也实现了人员无法到达部位的数据采集。数据通过配套的软件进行规范化的处理，过程中进行了充分的检核与平差，精度有保障且不易出现错误。
38.本发明通过结构或设备本体存放与安装两个区域的测量坐标控制网之间的空间相对关系，可以将不同区域的点云快速的组合在一起，在虚拟环境中模拟结构或设备安装就位的情况，初步判断出可能发生碰撞干涉的部位，减轻了三维建模处理的工作强度。
39.本发明针对性的设置合理的扫描路线，科学的布置靶点与靶球位置，保证结构或设备本体存放及安装区域三维点云数据的完整性。
40.本发明完成疑似干涉部位的三维建模后，可以直观立体的展示出碰撞干涉部位的具体情况。通过在软件内对安装过程进行模拟，调整模型的位置，方便制定出最佳的处理方案，并可以在现场快速准确的指导处理措施实施。