[发明专利]一种混凝土结构表面及内部损伤精细建模方法

说明书

本发明公开一种混凝土结构表面及内部损伤精细建模方法，主要步骤包括：三维激光扫描破坏后的混凝土结构表面，获取三维点云数据，建立三维模型及其坐标系；逐面无损扫描检测混凝土结构内部，获得相对于扫描面不同深度的内部结构的C‑SCAN横截面图；将上述C‑SCAN横截面图与三维模型中实际对应的曲面，根据标定的坐标与三维模型进行配准，三维重构混凝土结构；按照上述步骤扫描破坏前的混凝土结构表面，建立破坏前的混凝土结构三维模型；对比分析破坏前后的混凝土结构三维模型，精准定位和测量混凝土结构表面及内部损伤、空隙、裂纹、变形。本发明检测结果形成相对于扫描面不同深度的内部结构的C‑SCAN横截面图，内部损伤情况显示的更加直观。

技术领域

本发明属于混凝土建筑物安全监测分析领域,涉及一种混凝土结构表面及内部损伤精细建模方法，具体涉及一种基于三维激光扫描仪和超声检测仪分别进行混凝土结构表面及内部损伤检测，通过多源数据融合对混凝土破坏前后的表面及内部损伤进行精细建模的方法。

背景技术

无论公路，桥梁，水利港口，其他工业或民用建筑物，若有地震或其他外力作用下，混凝土结构安全必然受到影响，了解结构表面及内部损伤情况是采取下一步补救措施的重要指导。传统方法对混凝土损伤的检测只能对表面裂缝等或者内部裂缝、孔洞等进行相应地无损检测，无法综合地对表面及内部损伤同时进行无损检测并构建表面及内部损伤兼并的精细化模型。

目前针对混凝土结构损伤检测主要有：朱自强等(2012)公开了一种检测混凝土内部缺陷的有限元超声成像方法。朱佩文等(2013)公开了一种混凝土裂纹超声检测装置，有效提高了检测的精确度。周红波等(2017)公开了基于三维激光扫描实测实量在建筑工程中的应用的发明，基于BIM的实测实量技术,将传统实测实量仪器替换成三维扫描仪，提高了检测和定位的精准度。韩达光等(2015)公开了一种全新的混凝土平面裂缝预测评估和图形化输出方法，通过三维激光扫描和建模技术获得的三维变形数据模型,预测评估混凝土表面裂缝出现的位置和可能的全新方法。左自波等(2017)公开了基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统及方法。胡少伟等(2015)公开了一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法，分别采用冲击回波仪器、探地雷达、超声CT成像法来探测高桩码头混凝土结构质量隐蔽问题。王强等(2012)公开一种基于声发射传感器阵列的混凝土内部缺陷检测方法。石志强等(2015)公开了一种借助超声检测，基于三视图原理的混凝土内部缺陷检测方法,可以判断缺陷的大小、三维形状和所在的具体空间位置。

目前通过对混凝土的无损检测感知表面及内部损伤后，尚无一种有效的精细化建模方法来直观展示该混凝土结构的表面及内部损伤。综上，对受到破坏前后的混凝土结构进行精细化建模以充分了解混凝土结构损伤的破坏程度。其中，三维激光扫描仪通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维点云数据，可快速精确地建立物体表面的三维模型。超声检测仪利用超声波在两种不同材料的界面处发生反射的原理，可对混凝土结构物内部损伤进行无损检测。通过多源数据融合，将两者的检测结果结合进行表面及内部损伤的精细化建模，可对混凝土结构在受到外力作用下，从里到外产生的损伤进行全面感知。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，提出一种混凝土结构表面及内部损伤精细建模方法，借助三维激光扫描技术和超声检测技术，方便快捷地对混凝土结构表面及内部损伤进行精细化建模和无损感知。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种混凝土结构表面及内部损伤精细建模方法，包括如下步骤：

(1)、三维激光扫描破坏后的混凝土结构表面，获取三维点云数据，建立三维模型及其坐标系；

(2)、逐面无损扫描检测混凝土结构内部，标定每次扫描的起始点坐标、扫描方向和终点坐标，确定起始点和终点坐标，获得相对于扫描面不同深度的内部结构的C-SCAN横截面图；