[發(fā)明專利]一種用于大跨橋梁空間線形三維激光掃描的輔助標靶套組

有效

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• 申請日: 2020-07-04
• 公開（公告）號: CN111981978B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊文;姚偉發(fā);徐暢;張宏偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張?zhí)煺?/td>

本發(fā)明公開了一種用于大跨橋梁空間線形三維激光掃描的輔助標靶套組，利用反光板、連接板組合件、調(diào)節(jié)連接件以及固定支架組成反射標靶，并利用連接板組合件連接桿上的環(huán)形槽及調(diào)節(jié)連接件上的調(diào)節(jié)螺栓實現(xiàn)反光板多方向多角度可調(diào)，以便調(diào)整直至與三維激光掃描儀發(fā)射激光角度垂直；輔助標靶采用倒置安裝在大跨橋梁主梁底板檢修車軌道梁工字鋼的上翼緣板上，先利用螺栓將固定支架穩(wěn)定在工字鋼上，隨后依次組裝調(diào)節(jié)連接件、連接板組合件和反光板；發(fā)明可突破發(fā)射激光與被測物體面夾角的限制，極小角度下仍可實現(xiàn)超遠距離的橋體底部三維激光掃描，且大幅提升其有效量程和識別準確度；本發(fā)明通過螺栓進行組裝，可顯著簡化其安裝與拆卸過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁工程，特別適用于基于三維激光掃描的大跨橋梁空間線形識別與測量，具體涉及一種用于大跨橋梁空間線形三維激光掃描的輔助標靶套組。

背景技術(shù)

三維激光掃描采用脈沖激光測距的工作方式，通過無接觸式高速激光測量，以點云形式獲取掃描物體表面陣列式幾何圖形的三維數(shù)據(jù)。通過兩個同步反射鏡快速而有序地旋轉(zhuǎn)，將激光脈沖發(fā)射體發(fā)出的窄束激光脈沖依次掃過被測區(qū)域，測量每個激光脈沖從發(fā)出經(jīng)被測物表面再返回儀器所經(jīng)過的時間(或者相位差)來計算距離，最后計算出激光點在被測物體上的三維坐標。在橋梁工程中，利用三維激光掃描可以實現(xiàn)對橋梁幾何形態(tài)的數(shù)字建模，現(xiàn)有三維激光掃描儀可以實現(xiàn)1km量程內(nèi)的掃描任務(wù)，但在進行橋體主梁底部的掃描時，由于大橋過長且距水面高度有限，當采用在河岸上架設(shè)三維激光掃描儀的測量方案時，發(fā)射出的激光與主梁底部夾角過小，導致無法實現(xiàn)有效的反射，使得能采集到有效信息的量程僅為300m左右，大大降低掃描效率與準確度。如今橋梁建造跨度越來越大，采集精確三維信息的要求逐漸升高，在使用三維激光掃描儀對橋體底部進行掃描時這一技術(shù)難題越來越顯著，亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提出一種用于大跨橋梁空間線形三維激光掃描的輔助標靶套組，解決現(xiàn)有技術(shù)中，一旦掃描距離過長，便會導致橋梁梁體底部幾何形態(tài)三維數(shù)據(jù)無法采集的技術(shù)難題。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于大跨橋梁空間線形三維激光掃描的輔助標靶套組，包括間隔分布的輔助標靶，每個輔助標靶包括反光板、連接板組合件、調(diào)節(jié)連接件和固定支架；所述連接板組合件一端與反光板的一角通過螺栓連接，而連接板組合件另一端與調(diào)節(jié)連接件通過螺釘相連；所述調(diào)節(jié)連接件通過螺栓與固定支架連接；所述固定支架通過螺栓及擋塊與固定連接在大跨橋梁主梁底板檢修車軌道梁的工字鋼相連。

輔助標靶間隔安裝(間隔距離一般10-20m，或根據(jù)需要確定)，等距放置在大跨橋梁主梁底板檢修車軌道梁工字鋼上，利用輔助標靶連接板組合件連接桿上的環(huán)形槽以及調(diào)節(jié)連接件上的四處調(diào)節(jié)螺栓組成的轉(zhuǎn)動機制，反光板調(diào)整使其平面垂直于三維激光掃描儀發(fā)射的激光，由此實現(xiàn)大跨橋梁空間線形的采集，有效突破三維激光掃描識別大跨橋梁空間線形時發(fā)射激光與被測物體面夾角的限制，極小角度下仍可實現(xiàn)超遠距離的橋體底部三維激光掃描，且大幅提升其有效量程和識別準確度。本發(fā)明采用倒置安裝，通過螺栓固定在軌道梁工字鋼的上翼緣板上，不僅顯著簡化安裝與拆卸，而且不影響檢修車的正常移動。

作為優(yōu)選的，在本發(fā)明中，所述反光板為50x50cm或30x30cm的正方形鋁板，雙面均沿對角線平均分成四部分并交替噴漆黑色與白色。有利于后續(xù)針對采集到的三維激光點云的識別和拼接工作。

進一步的，在本發(fā)明中，所述連接板組合件一端為正方形鋼組合件，通過四處螺栓與反光板相連，另一端設(shè)有環(huán)形槽通過螺釘與調(diào)節(jié)連接件相連。利用環(huán)形槽，反光板可以沿連接板組合件連接桿軸線方向較大幅度地旋轉(zhuǎn)，進而實現(xiàn)對反光板方向與角度的調(diào)整。