[发明专利]基于3D扫描的大直径市政管道模拟拼装装置及拼装方法

说明书

本发明公开了基于高精度3D扫描的大直径市政管道模拟拼装装置，包括钢筋混凝土雨污水管段，所述钢筋混凝土雨污水管段的两端分别设有钢筋混凝土雨污水管段插口和钢筋混凝土雨污水管段承口，所述钢筋混凝土雨污水管段内设有管底滚动筒，所述管底滚动筒的轴心处安装有激光测距仪，所述钢筋混凝土雨污水管段外设有带标尺伸缩杆，所述带标尺伸缩杆上固定有3D激光扫描仪，所述带标尺伸缩杆下方安装有CCD成像靶块，所述3D激光扫描仪上设有定位模块。本发明能在精确定位后进行高精度3D扫描发现尺寸偏差大的不合格的管道，并进行模拟拼接，提高质检效率，提升拼接精度和速度，降低管段泄露的风险。

技术领域

本发明涉及管道拼装技术领域，具体来说，涉及基于高精度3D扫描的大直径市政管道模拟拼装装置及拼装方法。

背景技术

根据相关国家规范，对于较大口径的钢筋混凝土雨污水管的管口端面垂直度偏差允许值为6-9mm，而两个管段拼接后的管口的纵向间隙要求为5-15mm。当两个管道拼接前的垂直度偏差分别均符合规范，但均达到8-9mm时，即使不考虑两个管段管口间橡胶圈的加工误差和两个管段基础的高差，两个管线拼接后的管口间隙易达到16-18mm，即大于规范要求，质量不合格导致返工。所以，根据规范要求，单个大口径的钢筋混凝土雨污水管的端面垂直度偏差允许值需达到2.5-7.5mm才能保证拼接后的纵向间隙尺寸达标。

施工现场对于大口径钢筋混凝土雨污水管缺乏进场质检措施，采用铅垂和卷尺等手段难以发现大口径混凝土管的毫米级加工误差。此外，施工中一般采用管道吊装试拼装后测量的方式查看两个管段拼接后的管口的纵向间隙，在这种方式下，经常在两个管段拼插接完成后发现间隙超标，这时需要使用汽车吊再次吊起管道旋转管道，尝试调小间隙。在旋转调试失败后，还需要更换其他新管段再次拼插接，直至间隙符合要求。而旋转和更换吊装其他新管段造成工时、设备台班成本增加和工期延误，还可能对管口和密封胶圈造成损坏。

目前建筑工程领域开始大量采用激光扫描技术。但是，由于大直径管道拼接精度要求高（扫描时需达到mm级精度）等原因，在大直径管道高精度拼接方面应用较少。由于激光扫描仪的扫描精度与距离扫描对象的距离直接相关，对于几何对称的扫描对象，如将扫描仪与扫描对象对中、保证距离扫描对象两边距离一致，可有效提高扫描的精度。比如，对左右对称的古建筑进行的扫描，均将扫描仪架设在建筑外部正中。但是，由于面对大口径钢筋混凝土雨污水管（比如直径2000）时，其内部的空腔（不是类似建筑外表面的平面）正对激光扫描仪，难以利用现有技术完成扫描仪和管段的对中调整。

扫描仪在扫描中，往往需要在扫描对象上布设定位标靶作为扫描基准点，定位标靶的位置精确确定也有利于提高扫描精度。

此外，目前我国智慧城市建设在大规模开展，但是对于市政大管径雨污水管路的施工质量和完工后长期的质量监测和运行监测却缺乏措施，发生管段接口处泄露也无法及时发现。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出基于高精度3D扫描的大直径市政管道模拟拼装装置及拼装方法，能够克服现有技术的上述不足。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

基于高精度3D扫描的大直径市政管道模拟拼装装置，包括钢筋混凝土雨污水管段，所述钢筋混凝土雨污水管段的两端分别设有钢筋混凝土雨污水管段插口和钢筋混凝土雨污水管段承口，所述钢筋混凝土雨污水管段内设有管底滚动筒，所述管底滚动筒的轴心处安装有激光测距仪，所述钢筋混凝土雨污水管段外设有带标尺伸缩杆，所述带标尺伸缩杆上固定有3D激光扫描仪，所述带标尺伸缩杆下方安装有CCD成像靶块，所述3D激光扫描仪上设有定位模块，所述管底滚动筒的外径大于等于40mm。

进一步的，所述钢筋混凝土雨污水管段的筋混凝土雨污水管段承口通过密封橡胶圈和另一个钢筋混凝土雨污水管段的钢筋混凝土雨污水管段承口连接。

进一步的，所述钢筋混凝土雨污水管段的两端粘接有管段粘接定位标靶且所述钢筋混凝土雨污水管段的两端喷涂有管段喷涂标号。