[發明專利]三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法

有效

• 申請號: 201811533159.4
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109631786B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 袁長豐;王英汀;袁子晉;于浩杰
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 11435 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 朱昀

1.一種三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：采用五點標志控制點法，這五個點作為點云匹配基準，確定掃描參數后利用三維激光掃描開挖前后的地下工程，得到相似材料模擬試驗表層點云變形的數據，該數據經處理、建模后，進行可視化處理，生成可視化云圖；

所述利用三維激光掃描開挖前的地下工程為開挖前對模型進行第一次掃描，獲取初始點云數據作為基準數據，然后進行開挖；

所述五點標志控制點法為在試驗臺兩側的左右的立柱上各貼兩個靶紙作為基準點；在試驗臺下面的承重臺鋼板上貼一個靶紙作為基準點，共五個標志控制點作為點云匹配基準；每次觀測都通過該五個標志控制點進行配準。

2.如權利要求1所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：所述靶紙為10cm*10cm的方形靶紙。

3.如權利要求1所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：所述確定掃描參數步驟為在地下工程開挖前，利用三維激光掃描兩次，對比掃描結果，確定掃描參數。

4.如權利要求1所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：所述利用三維激光掃描開挖后的地下工程為邊開挖邊掃描，分為四步：第一步，開挖左側上臺階并及時添加初期支護，靜置20分鐘待模型穩定后進行掃描；第二步，開挖左側下臺階并及時添加初期支護，靜置20分鐘待模型穩定后進行掃描；第三步，開挖右側上臺階并及時添加初期支護，靜置20分鐘待模型穩定后進行掃描；第四次，開挖右側下臺階并及時添加初期支護，靜置20分鐘待模型穩定后進行掃描，此時右導坑開挖完成后隧道已經開挖完畢，待隧道沉降穩定后再進行一次掃描。

5.如權利要求4所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：開挖過程中使用小型挖土器將土體分層刮去，若出現掉塊、剝落或者坍塌現象，將掉落的土體清除再繼續開挖，開挖完成后及時添加支護。

6.如權利要求1所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：所述數據處理、建模流程為：

(1)點云的降噪、精簡、格式轉換：對于掃描過程中出現的非試驗模型數據進行剔除，達到降噪精簡數據的目的，并把精簡降噪好的數據轉變為.pts格式存儲；

(2)坐標系匹配：利用五點標志控制點，通過3DReshaper中RPS配準功能，將不同期點云分別和工程開挖前的基準點云配準至同一坐標系；

(3)實體建模：為了減小兩期點云數據間由于空隙而導致的誤差，將固定參考的點云進行單元連接格網處理，然后建立實體模型，并進行面層信息的對比檢測；

(4)生成點云變形數據卡片，并存儲卡片數據。

7.如權利要求1所述的三維激光掃描地下工程相似材料模擬試驗表層變形方法，其特征在于：所述可視化處理流程為：

(1)對比檢測：選中這兩期點云文件卡片，利用3DReshaper對比/檢測功能，選擇3D檢測，通過不同點云變形數據確定應該涂色的區域對象，從而實現面層變形的對比檢測，對比檢測后的變形區域作為渲染區域；

(2)區域渲染：對渲染區域數據進行等級劃分，即劃分不同渲染等級，生成渲染圖；

(3)把渲染圖利用3DReshaper軟件，生成變形3D可視化云圖。