基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统及方法，本发明专利技术通过主控和辅助扫描仪扫描获取预制构件点云数据，并将由预制构件点云数据得到的3D扫描模型与设计模型的对比分析，实现预制构件尺寸和表面质量的评估，能解决现有的工业化建筑预制混凝土构件尺寸和表面质量检测通过人工来完成的效率低下技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统及方法。
技术介绍
我国传统建筑生产方式普遍存在着建筑资源能耗高、生产效率低、工程质量和安全堪忧、劳动力成本逐步升高、资源短缺严重等问题。因此，建筑行业迫切需要转型升级。建筑工业化是实现建筑业转型升级的重要途径之一，也是我国建筑业“十三五”期间的重点发展方向。装配式混凝土预制构件在工场生产是建筑工业化的重要部分。为了保证预制混凝土构件的生产质量，预制构件质量的检测评估和系统管理至关重要。当前，其检验方面已形成了国家标准《预制混凝土构件质量检验评定标准》GBJ321-90以及地方标准《预制混凝土构件质量检验标准》DB11/T968-2013。检验项目主要包括模板、钢筋、混凝土、构件和结构性能，其中预制构件尺寸和表面质量检测为关键检测项目。现有的预制混凝土构件质量的检测是通过人工来完成的，其效率十分低下，难以满足建筑工业化的要求。开发一种工业化建筑预制构件尺寸和表面质量快速自动检测系统，已成为本领域技术人员亟待解决的问题。近年来，发展出现一项利用激光雷达探测和测距技术的全新技术手段，即3D激光扫描技术。采用该技术可大面积、高精度、非接触地快速获取被测对象表面的三维坐标点云数据。因此，可引入3D激光扫描技术并结合其他数字化技术手段，实现工业化建筑预制构件尺寸和表面质量的快速自动检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统及方法，能够解决现有的工业化建筑预制混凝土构件尺寸和表面质量检测通过人工来完成的效率低下技术问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，包括：设置于预制构件上的标靶，用于作为扫描测量的参考点；设置于预制构件的上部的XY驱动装置；设置于所述XY驱动装置上的主控扫描仪，所述XY驱动装置驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动，所述主控扫描仪用于扫描检测预制构件的主体部分和对应标靶，得到预制构件主体的点云数据；设置于预制构件的侧面的升降平台；设置于所述升降平台上的辅助扫描仪，所述升降平台调节辅助扫描仪高度和位置，所述辅助扫描仪用于扫描检测预制构件的局部部分和对应标靶，得到预制构件的局部点云数据；控制模块，用于控制所述XY驱动装置和升降平台的空间位置，进而分别驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动及调节辅助扫描仪高度和位置；计算机，用于控制所述主控和辅助扫描仪的扫描检测；数据处理及分析评估子系统，包括：3D扫描数据后处理模块，用于对所述预制构件主体和局部点云数据进行去燥、修补、优化、点云数据配准、坐标转化和模型装配的数据处理，得到所述预制构件的完整点云数据；基于设计资料的3D参考模型建立模块，用于根据所述预制构件的CAD图纸建立3D参考数字模型；基于扫描数据的3D模型建立模块，用于根据所述预制构件的完整点云数据建立预制构件的3D扫描数字模型；数据分析评估模块，用于对所述预制构件的3D参考数字模型和3D扫描数字模型进行对比分析，根据分析结果及相关规范允许尺寸偏差和表面质量要求，评估所述预制构件的质量。进一步的，在上述系统中，基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，还包括：设置于所述预制构件上的二维码标识；识别所述二维码标识的识别模块，从而能自动识别预制构件的编号。进一步的，在上述系统中，所述XY驱动装置包括：设置于所述预制构件的上部的两根相互平行的Y方向导轨，所述Y方向导轨的每端设置有导轨固定端；设置于所述Y方向导轨上且与其垂直的X方向横梁，所述X方向横梁的两端设置两个Y方向驱动，X方向横梁设置有X方向驱动，所述主控扫描仪通过固定于所述X方向驱动的下方。进一步的，在上述系统中，还包括：基于工程基础类IFC的数据储存传输模块，用于基于工程基础类IFC技术，对所建立的3D参考数字模型和3D扫描数字模型的数据进行储存，并将所述储存的数据传输到三维可视化模块；三维可视化模块，用于根据接收到的数据实现预制构件各类加工误差尺寸和表面质量的3D可视化显示，并对不未达规范要求的预制构件进行标记显示。进一步的，在上述系统中，所述加工误差尺寸包括所述预制构件的长宽高、侧向弯曲、表面平整、预埋件或预留位置、对角线差和翘曲的尺寸。进一步的，在上述系统中，所述表面质量包括露筋、孔洞、蜂窝、裂缝、外形外表缺陷和外形沾污。根据本专利技术的另一面，提供一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测方法，包括：根据预制构件的情况确定标靶的数量，确定后布设标靶集并编号，布设标靶并保证主控和辅助扫描仪视觉范围内的标靶通视；采用所述控制模块调节XY驱动装置，使预制构件的主体在所述主控扫描仪的视觉范围内，同时采用所述控制模块调节所述升降平台的位置，使得预制构件的局部在辅助扫描仪视觉范围内；采用所述计算机控制主控扫描仪，开展所述预制构件的主体部分和对应标靶的扫描作业，同时采用所述计算机控制所述辅助扫描仪，开展被所述预制构件的局部和对应标靶的扫描作业，以得到所述预制构件主体和局部点云数据；采用3D扫描数据后处理模块对所述预制构件主体和局部点云数据进行去燥、修补、优化、点云数据配准、坐标转化和模型装配的数据处理，得到所述预制构件的完整点云数据；采用基于扫描数据的3D模型建立模块，根据所述预制构件的完整点云数据建立预制构件的3D扫描数字模型，同时采用基于设计资料的3D参考模型建立模块，根据所述预制构件的CAD图纸建立3D参考数字模型；采用数据分析评估模块对所述预制构件的3D参考数字模型和3D扫描数字模型进行对比分析，根据分析结果及相关规范允许尺寸偏差和表面质量要求，评估所述预制构件的质量。进一步的，在上述方法中，根据预制构件的情况确定标靶的数量的步骤之前，还包括：预制构件就位前在所述预制构件上布设二维码标识；预制构件就位，采用识别模块识别二维码标识。进一步的，在上述方法中，评估所述预制构件的质量的步骤之后，还包括：采用基于工程基础类IFC的数据储存传输模块，基于工程基础类IFC技术，对所建立的3D参考数字模型和3D扫描数字模型的数据进行储存，并将所述储存的数据传输到三维可视化模块；采用三维可视化模块，据接收到的数据实现预制构件各类加工误差尺寸和表面质量的3D可视化显示，并对不未达规范要求的预制构件进行标记显示。进一步的，在上述方法中，所述加工误差尺寸包括所述预制构件的长宽高、侧向弯曲、表面平整、预埋件或预留位置、对角线差和翘曲的尺寸。进一步的，在上述方法中，所述表面质量包括露筋、孔洞、蜂窝、裂缝、外形外表缺陷和外形沾污。与现有技术相比，本专利技术通过主控和辅助扫描仪扫描获取预制构件点云数据，并将由预制构件点云数据得到的3D扫描模型与设计模型的对比分析，实现预制构件尺寸和表面质量的评估，能解决现有的工业化建筑预制混凝土构件尺寸和表面质量检测通过人工来完成的效率低下技术问题。附图说明图1是本专利技术一实施例的基于3D激光扫描的工业化建筑预制构件质量检测系统原理图；图2是本专利技术一实施例的基于3D激光扫描的工业化建筑预制构件质量检测流程图；图3是本专利技术一实施例的3D激光扫描子系统示意图；图4是本专利技术一实施例的3D扫描模型与设计参考模型对比示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，其特征在于，包括：设置于预制构件上的标靶，用于作为扫描测量的参考点；设置于预制构件的上部的XY驱动装置；设置于所述XY驱动装置上的主控扫描仪，所述XY驱动装置驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动，所述主控扫描仪用于扫描检测预制构件的主体部分和对应标靶，得到预制构件主体的点云数据；设置于预制构件的侧面的升降平台；设置于所述升降平台上的辅助扫描仪，所述升降平台调节辅助扫描仪高度和位置，所述辅助扫描仪用于扫描检测预制构件的局部部分和对应标靶，得到预制构件的局部点云数据；控制模块，用于控制所述XY驱动装置和升降平台的空间位置，进而分别驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动及调节辅助扫描仪高度和位置；计算机，用于控制所述主控和辅助扫描仪的扫描检测；数据处理及分析评估子系统，包括：3D扫描数据后处理模块，用于对所述预制构件主体和局部点云数据进行去燥、修补、优化、点云数据配准、坐标转化和模型装配的数据处理，得到所述预制构件的完整点云数据；基于设计资料的3D参考模型建立模块，用于根据所述预制构件的CAD图纸建立3D参考数字模型；基于扫描数据的3D模型建立模块，用于根据所述预制构件的完整点云数据建立预制构件的3D扫描数字模型；数据分析评估模块，用于对所述预制构件的3D参考数字模型和3D扫描数字模型进行对比分析，根据分析结果及相关规范允许尺寸偏差和表面质量要求，评估所述预制构件的质量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，其特征在于，包括：设置于预制构件上的标靶，用于作为扫描测量的参考点；设置于预制构件的上部的XY驱动装置；设置于所述XY驱动装置上的主控扫描仪，所述XY驱动装置驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动，所述主控扫描仪用于扫描检测预制构件的主体部分和对应标靶，得到预制构件主体的点云数据；设置于预制构件的侧面的升降平台；设置于所述升降平台上的辅助扫描仪，所述升降平台调节辅助扫描仪高度和位置，所述辅助扫描仪用于扫描检测预制构件的局部部分和对应标靶，得到预制构件的局部点云数据；控制模块，用于控制所述XY驱动装置和升降平台的空间位置，进而分别驱动所述主控扫描仪沿X和/或Y方向移动及调节辅助扫描仪高度和位置；计算机，用于控制所述主控和辅助扫描仪的扫描检测；数据处理及分析评估子系统，包括：3D扫描数据后处理模块，用于对所述预制构件主体和局部点云数据进行去燥、修补、优化、点云数据配准、坐标转化和模型装配的数据处理，得到所述预制构件的完整点云数据；基于设计资料的3D参考模型建立模块，用于根据所述预制构件的CAD图纸建立3D参考数字模型；基于扫描数据的3D模型建立模块，用于根据所述预制构件的完整点云数据建立预制构件的3D扫描数字模型；数据分析评估模块，用于对所述预制构件的3D参考数字模型和3D扫描数字模型进行对比分析，根据分析结果及相关规范允许尺寸偏差和表面质量要求，评估所述预制构件的质量。2.如权利要求1所述的基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，其特征在于，基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，还包括：设置于所述预制构件上的二维码标识；识别所述二维码标识的识别模块，从而能自动识别预制构件的编号。3.如权利要求1所述的基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，其特征在于，所述XY驱动装置包括：设置于所述预制构件的上部的两根相互平行的Y方向导轨，所述Y方向导轨的每端设置有导轨固定端；设置于所述Y方向导轨上且与其垂直的X方向横梁，所述X方向横梁的两端设置两个Y方向驱动，X方向横梁设置有X方向驱动，所述主控扫描仪通过固定于所述X方向驱动的下方。4.如权利要求1所述的基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，其特征在于，还包括：基于工程基础类IFC的数据储存传输模块，用于基于工程基础类IFC技术，对所建立的3D参考数字模型和3D扫描数字模型的数据进行储存，并将所述储存的数据传输到三维可视化模块；三维可视化模块，用于根据接收到的数据实现预制构件各类加工误差尺寸和表面质量的3D可视化显示，并对不未达规范要求的预制构件进行标记显示。5.如权利要求4所述的基于3D激光扫描的建筑预制构件质量检测系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：左自波，黄玉林，周虹，杨佳林，武大伟，
申请(专利权)人：上海建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31