[发明专利]一种桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法

权利要求书

1.一种桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，包括步骤：

在桥面两侧的人行道架设三个安装三维扫描仪的扫描站点，在桥塔附近的附属设施上固定四个拟合标靶球；

各扫描站点的三维扫描仪按设定的间隔周期完成桥塔扫描后，将储存在SD卡中的三站点云数据分别导入三维存档软件Scene中进行识别和配准后建立三个站点视角下的桥塔点云数据模型并导出为xyz格式文件输入三维检测软件Qualify；

将多次检测的每期桥塔点云数据模型进行对齐，对齐时前一期的桥塔点云数据模型为参考作对齐，后一期桥塔点云数据模型作对比模型；

令桥塔横梁处为原点O，横桥向为X方向，顺桥向为Y方向，竖直向为Z方向；在Qualify的处理中，建立参考模型与对比模型的偏差色谱图；

利用空间平面与桥塔相交标定三条棱线，沿偏差色谱图的Z轴(桥塔竖直)方向每隔2-3m生成一个剖面，采用3d偏差测试对比模型中每个剖面与所述三条棱线的交点在X和Y方向相对参考模型的偏差值即为X和Y方向在该Z轴位置的挠度值；

对每期检测中各剖面的X和Y方向的偏差值进行二项式曲线拟合得到X和Y方向的扰度监测结果曲线图。

2.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，所述的扫描站点距桥塔顶端45-50m，距塔底18-22m，距四个拟合标靶球10～20m。

3.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，在扫描前还包括步骤：

设置三维扫描仪的分辨率、扫描范围的水平角和竖直角，将扫描时间控制在半小时以内且能容纳被扫描物。

4.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，所述三维扫描仪在架设后通过仪器内部电子水平气泡和倾角传感器进行自动调平，保证水平倾角在±5°以内。

5.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，所述的四个拟合标靶球固定在远离桥塔或箱梁底面并且可让扫描站点相互通视的位置。

6.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，各扫描站点的三维扫描仪在正式扫描前还包括步骤：

利用全站仪及TSP定位系统定位进行精度验证，确定三维扫描仪对点测量精度，保证所有点云模型都能统一到绝对坐标下。

7.根据权利要求6所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，所述利用全站仪及TSP定位系统定位进行精度验证，确定三维扫描仪对点测量精度的步骤具体包括：

在已知坐标点布置一个同心标靶球，以贴合实际监测距离；

通过全站仪及TSP定位系统测定双棱镜基座和棱镜标靶球的坐标为基准，计算出绝对坐标系下三维扫描仪激发点和同心棱镜标靶球的相对位置与角度；

然后让三维扫描仪对同心棱镜标靶球进行多次扫描，求得球心坐标中误差；

TSP定位系统生成csv文件导入三维存档软件scene中，用于协助每一期的拼成的整体点云模型统一到绝对坐标系下。

8.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，三站点云数据进行识别和配准前还包括步骤：

通过三维存档软件Scene对扫描得到的三站点云数据进行进行配准、滤波和降噪处理，手动删除不相关的点云，去除冗余部分。

9.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，进行二项式曲线拟合时，多项式的阶数k可根据AIC准则确定：

在线性模型的拟合中，选择使AIC值达到最小的变量子集即为最优模型，

使拟合准确。

10.根据权利要求1所述的桥梁塔柱三维激光扫描仪变形监测方法，其特征在于，所述的三维激光扫描仪采用Faro Focus X330三维激光扫描仪。