[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的结构试验检测方法

说明书

本发明公开了一种基于三维激光扫描技术的结构试验检测方法，具体步骤包括安放试验对象，选择和布置三维激光扫描仪测站位置和数量，设置三维激光扫描标靶球位置和数量，对试验对象进行检测和对检测结果进行处理。本发明将三维激光扫描技术应用到结构试验中，对结构试验的全过程进行检测和监控。本发明提供的基于三维激光扫描技术的结构试验检测方法，可以测试结构的全位移场，得到结构的全变形场，能够对结构的开裂、失效和破坏模式进行全方位、全过程反馈。本发明提出的结构试验检测方法，可以帮助科研人员全面掌握结构在试验过程中发生的各种变化，能够大幅度提高对结构的力学性能了解、分析和把握的精准程度。

技术领域

本发明属于土木工程结构试验技术领域，具体涉及结构的力学试验的检测方法。

背景技术

结构力学试验是科研人员了解结构受力特点、对结构进行力学分析、判断结构的设计是否合理、对结构进行优化的重要方法和手段。

传统的结构试验方法主要是使用位移计测量结构在荷载作用下的位移，通过目测了解结构在荷载作用下的开裂、变形与破坏模式。这种观测手段得到的结构位移的测点是少量的，对于结构发生开裂与破坏的观测精度是不足的，尤其是对于结构发生不规则变形的测量是十分欠缺的。

因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种能够对结构试验过程中发生的位移、变形、开裂以及破坏模式进行准确检测、测量和描述的方法。

发明内容

本发明的目的在于避免现有试验技术的欠缺，提供一种能够对结构试验过程中发生的位移、变形、开裂以及破坏模式进行准确检测、测量和描述的方法。

本发明把三维激光扫描技术引入到结构试验中，对结构力学试验的全过程进行检测和监控，能够大幅度提高检测的密度、精度和效率。

为了实现以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于三维激光扫描技术的结构试验检测方法，包括以下步骤：

a、把试验对象的表面采用互相垂直的直线清晰地划分出网格区域；

b、安放试验对象：根据检测要求，将试验对象平稳安放于地面上或距离地面一设定高度安放平稳，并清除试验对象周围的障碍物；

c、选择和布置三维激光扫描仪测站位置和数量：沿试验对象周围并距试验对象一定距离设置若干测站，测站的位置和数量选取的原则是：使用最少的测站，实现对试验对象所有表面的全方位观测；

d、设置三维激光扫描标靶球位置和数量：按步骤C设置的测站间隔设置若干标靶球，标靶球距试验对象一定的距离，具体方法是以三维激光扫描仪测站为顶点，三维激光扫描仪测站与相邻两个标靶球之间的夹角为钝角，每一测站都能够观测到至少3个标靶球，标靶球的位置在试验期间保持固定不动；

e、对试验对象进行扫描检测：具体是采用分级施加荷载、分级进行三维激光扫描检测的方法，每一级荷载施加结束后，保持一段时间荷载不变；

f、对检测结果进行处理：具体方法是将扫描的结果通过配准、拼接、降噪的后处理手段，形成试验对象的三维点云数据，对三维点云数据进行判断和分析，实现对试验对象的结构试验所发生的位移、变形、开裂以及破坏模式的全过程检测与监控。

进一步优选的，步骤a中，所述的网格区域为方形网格区域；所述方形网格区域的边长为5-10cm。

进一步优选的，步骤b中，所述的设定高度为1.2-1.5m。

进一步优选的，步骤c中，所述距离为测站上三维激光扫描仪镜头到试验对象表面最近点处的距离为3-8m，所述若干测站为4-6个。

进一步优选的，步骤d中，所述距离为标靶球球心到试验对象表面最近点处的距离为3-8m，所述若干标靶球为4-6个，在试验期间，所有标靶球的位置始终固定不动。