[發明專利]一種全站儀與三維激光掃描聯合的大型海工裝備測量方法

在審

• 申請號: 201510343663.8
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104897061A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 廉旭剛;胡海峰;陳勝云;王小華;郭博婷;白宇;張濤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;王云峰

技術領域

本發明涉及大型海工設備竣工測量方法，具體為一種全站儀與三維激光掃描聯合的大型海工裝備測量方法。

背景技術

大型海洋工業設備由于體積較大，搬運及安裝難度很大，很多大型的海工企業為了節省建造成本，將海洋重型裝備的制造委托至亞洲國家，制造完成后通過海上運輸至項目所在國進行安裝。海洋工業裝備在經歷運輸之后會受到很多因素的影響而使其竣工尺寸發生改變，如溫度、制造標準、運輸過程的擾動變形等。為了在安裝前檢測設備是否達到設計要求，需要對海工裝備進行精確的測量。

采用三維激光掃描，可以對大型海工裝備進行全面、快速的掃描，但是其測量精度由于不同測站的拼接，點云噪聲的影響等，測量精度一般為厘米級，并不能保證高精度的測量水平；采用傳統的全站儀測量技術雖然具有較高的精度（毫米級），但其采集的數據為離散型，無法對裝備的整體尺寸進行連續描述，且大型的海工裝備，由于其結構的復雜性，傳統的測量方法往往無法觸及較高的隱蔽位置。

發明內容

本發明為了解決現有大型海工設備采用傳統測量方法存在無法對其隱蔽位置進行測量的問題，提供了一種全站儀與三維激光掃描聯合的大型海工裝備測量方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種全站儀與三維激光掃描聯合的大型海工裝備測量方法，采取如下步驟：a、圍繞大型海工裝備布設可測量其所有部位的控制測量點，且任意兩相鄰控制測量點通視；b、采用高精度水準儀對控制測量點的高程坐標進行測量，并采用全站儀對控制測量點的水平坐標進行測量，得到控制測量點的空間坐標；c、自由設測站架設三維激光掃描儀，并將其標靶均勻分布在測站周圍，保證任意兩相鄰測站之間的同名標靶數量大于3個；d、三維激光掃描儀發出信號，測量標靶及大型海工裝備外表面各點與三維激光掃描儀之間的距離，并通過該斜距在空間中的角量關系，計算出標靶及大型海工裝備外表面各點的空間坐標；e、全站儀利用控制測量點的空間坐標對同名標靶的空間坐標及大型海工裝備焊接點的空間坐標進行測量；f、將標靶及大型海工裝備外表面各點的空間坐標和全站儀測得的同名標靶空間坐標導入leica?cyclone點云處理軟件，三維激光掃描儀將各個測站的點云數據進行基于標靶的點云匹配，并通過修正同名標靶的空間坐標，提高整體點云的匹配精度；g、基于匹配完成后的點云數據，用leica?cyclone點云處理軟件點選測得大型海工裝備隱蔽位置的焊接點。

點云數據是指標靶及大型海工裝備外表面各點的空間坐標，全站儀利用控制測量點的空間坐標對同名標靶的空間坐標及大型海工裝備焊接點的空間坐標進行測量的方法為本領域的公知技術。

本發明通過三維激光掃描后非接觸式測量，大范圍高密度的采集大型海工裝備外形尺寸信息，結合傳統的應用全站儀進行精密工程測量，對三維激光掃描獲取的焊接點進行校正，克服了現有大型海工設備采用傳統測量方法存在無法對其隱蔽位置進行測量的問題。

控制測量點的高程坐標采用的測量方法是將兩支水準標尺分別垂直立在已知高程的控制測量點和轉點控制測量點上，整置水準儀于兩點之間，照準控制測量點標尺讀數，旋轉望遠鏡照準轉點控制測量點標尺讀數，通過兩點的高差即可算出轉點控制測量點的高程；控制測量點的水平坐標采用的測量方法是先對上述兩點的角度閉合差進行計算和調整，隨后推算坐標方位角，然后計算坐標增量及坐標增量閉合差并調整，最后推算其水平坐標，進一步提高了控制測量點空間坐標的測量精度。

本發明所述的測量方法實現了離散點與連續測量點相互融合的要求，而且大幅度的提高普通三維激光掃描儀的測量精度至毫米級，同時克服了全站儀視野范圍有限的問題，獲得了大型海工裝備各個焊接點的三維坐標，具有操作方便、工藝流程簡單且成本低的優點。

具體實施方式