[发明专利]一种基于点云的建筑塔机塔身垂直度检测系统

说明书

本发明涉及一种基于点云的建筑塔机塔身垂直度检测系统。其包括：点云获取装置，用于获取所述建筑塔机的塔身的点云；点云裁剪装置，以垂直方向为裁剪维度，对点云进行裁剪，获取与塔身的标准节的节数相对应的多段点云；点云中心点获取装置，获取各段点云的中心点；以及垂直度检测装置，其根据各段点云的中心点，检测所述塔身的垂直度。

技术领域

本发明涉及建筑施工塔式起重机的塔身垂直度测量领域。

背景技术

塔身的垂直度对于建筑塔机的安全作业具有非常重要的意义。当前对于塔身的垂直度的测量通常采用如下的方法：先在离塔吊高度预定远处架设经纬仪，瞄准塔吊顶部，利用经纬仪投测下来，做一标记，量出其与底部的水平距离，用正倒镜投点法等方法观测两个或更多个测回，取平均值。该种方法有很多优点，但是也存在一些缺陷。塔身并不是一体成型的，而是通常由很多标准节构成，该方法将塔身视为一个整体刚性体，而测量垂直度，不能体现塔身的真实倾斜程度。

发明内容

本发明鉴于以上情况，提出了一种系统，用于缓解或消除现有技术中存在的一项或更多的缺点，至少提供一种有益的选择。

为实现以上目的，本发明的一个方面公开了一种基于点云的建筑塔机塔身垂直度检测系统，包括：点云获取装置，用于获取所述建筑塔机的塔身的点云；点云裁剪装置，以垂直方向为裁剪维度，对点云进行裁剪，获取与塔身的标准节的节数相对应的多段点云；点云中心点获取装置，获取各段点云中心点；以及垂直度检测装置，其根据各段点云的中心点，检测所述塔身的垂直度。

根据一种实施方式，所述点云获取装置包括地面三维激光扫描仪和/或无人机搭载激光雷达系统，或从所述地面三维激光扫描仪和/或无人机搭载激光雷达系统接收点云。

根据一种实施方式，所述点云裁剪装置所裁剪出的各段点云分别对应于所述塔身的各段标准节。

根据一种实施方式，所述点云中心点获取装置如下地获取各段点云的中心点：将每段点云的边界进行点云分割，采用随机采样一致性算法进行边界线直线拟合，拟合为一个四棱柱的边界，分别连接各四棱柱的两条体对角线，取每个四棱柱体对角线的交点为该段点云的中心点。

根据一种实施方式，所述垂直度检测装置包括拟合装置以及垂直度计算装置，所述拟合装置对所有中心点进行直线拟合，获得中心轴线，所述垂直度计算装置确定所述中心轴线的方向向量，计算该方向向量与垂直方向单位向量的夹角，从而确定塔身的垂直度。

根据一种实施方式，所述垂直度检测装置分别计算相邻两个点云的中心点所构成的直线的垂直度，将最大的垂直度，确定为所述塔身的垂直度。

根据一种实施方式，所述建筑塔机塔身垂直度检测系统还包括最偏标准节辨别装置，所述最偏标准节辨别装置确定各点云的中心点所涉及的两条直线的方向向量与垂直方向单位向量所形成的夹角的绝对值的和，取最大和对应的点云的中心点作为最偏中心点，将该最偏中心点所对应的标准节确定为最偏标准节。

根据一种实施方式，所述建筑塔机塔身垂直度检测系统还包括最偏标准节辨别装置，所述最偏标准节辨别装置如下地确定最偏标准节：将塔基标准节点云段的底部进行点云分割，将分割得到的直线点云采用随机采样一致性算法进行拟合，得到塔基标准节底部矩形边界线，取矩形对角线的交点为塔基标准节底部平面中心点；将每段点云的中心点进行塔基平面投影，分别计算各个点云的中心点投影后形成的塔基平面点云点到所述塔基标准节底部平面中心点的平面距离，将平面距离最大的点云的中心点所对应的标准节确定为最偏标准节。

根据一种实施方式，如果所述最偏标准节的所述平面距离超过预定值，则进行告警，所述预定值如下地计算：

其中，D为所述平面距离，K为所述塔身垂直度系数，N为所述最偏标准节的节号，为正整数，大于等于1，最下方的标准节的节号为1，逐节增加，H为标准节的高度。