[發明專利]一種適用于復雜層間模塊的整體匹配對接方法

在審

• 申請號: 202011464208.0
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112529905A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 蔣晗;章青;邵鵬松;姚旭;張子波
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06T7/33;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種適用于復雜層間模塊的整體匹配對接方法，公開專利大多需要對特定對接結構進行方程擬合，這種方式較為適用于單一結構的對接，對于具有多個待對接結構的模塊計算量較大、計算時間較長。對于建筑中整體式拼接，目前更多使用于借助工具或特殊方法進行實地測量。本發明方法通過對層間模塊進行相機拍攝并轉化為點云數據，對層間模塊各待對接立柱結構進行點云段提取、重心計算、基于最小誤差函數的變換方程計算，利用該方法可以直接進行兩層建模塊變換方程的計算并保證整體偏移誤差最小，無需進行各待對接結構的軸線擬合。本發明專利通用性強、效率高。

技術領域

本發明涉及鋼結構模塊整體拼接方法，屬于機械工程技術領域，尤其涉及一種適用于復雜層間模塊的整體匹配對接方法。

背景技術

大型鋼結構平臺搭建正趨于模塊化發展，相較于整體式一體化建造，模塊化建造方式可以充分利用場地優勢進行各模塊部分建造，整體工程周期大幅度縮減，效率提高。但模塊拼接的最大問題就是由于各模塊實際制造差異造成拼接后的立柱重心點偏移誤差，造成搭建后的平臺穩定性較差。所以基于實際模塊的最佳搭建方式，從而保證整體對接誤差最小，是控制搭建式整體平臺穩定性的一大關鍵。

申請號為201910538168.0中國專利公開了發明名稱為“一種基于點云數據分析的建筑檢測方法及裝置”的發明專利，該專利采用建立基準點云庫、獲取掃描點云、建立本地坐標系、識別點云目標、采用最小二乘法擬合各識別面、計算角度差的流程進行平面與關鍵點的建筑檢測。該方法更適用于單一建筑結構的檢測，對于包含有多個待拼接結構的層間模塊，采用最小二乘法等方式的計算量會十分龐大。對于建筑中整體式拼接，目前更多使用于借助工具或特殊方法進行實地測量。

發明內容

本發明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種適用于復雜層間模塊的整體匹配對接方法。

本發明的一種適用于復雜層間模塊的整體匹配對接方法，包括以下步驟：

步驟一、處理兩個層間模塊的圖像，具體步驟為：

第一步，采用點云相機拍攝兩個待對接整體鋼結構模塊圖像，其中一個鋼結構模塊為底層模塊，位置固定，記作固定底層模塊，另一個層間模塊可移動，記作可移動層間模塊，所述的固定底層模塊與可移動層間模塊上部分為一長方體平臺結構，下側分別垂直焊接有n個立柱。所述的可移動層間模塊需調節位置使得可移動層間模塊的立柱底層端面與固定底層模塊上層平臺平面達到兩層各對接結構重心偏移量整體最小設置。

第二步，將固定底層模塊和可移動層間模塊的點云圖像分別導入計算機并采用PCL點云庫進行文件格式轉換與降噪處理得到兩個層間模塊的點云數據；

第三步，在Matlab圖像處理模塊里建立O-XYZ三維空間坐標系，建立準則為原點O為固定底層模塊平臺平面中心，XOY平面平行于固定底層模塊的平面平臺結構目標對接端面，Z軸垂直于XOY平面；

第四步，將可移動層間模塊在Matlab圖像處理模塊里進行三維變換，使可移動層間模塊的立柱待對接端面與固定底層模塊的目標對接端面重合，并記錄此時可移動層間模塊在O-XYZ三維空間坐標系的初始位置；

步驟二、在Matlab圖像處理模塊里對兩層間模塊的各立柱點云分別進行點云段的截取(截取長度約為對接立柱高度的十分之一并包含立柱下端面)，由固定底層模塊中截取的所有立柱段點云集合記作固定模塊點集，由可移動層間模塊中截取的所有立柱段點云的集合記作可移動模塊點集；

步驟三、依次對固定模塊點集與可移動模塊點集進行各立柱進行重心點的提取并進行二維投影，分別記為固定模塊重心點集與可移動模塊重心點集：

第一步，對固定模塊點集與可移動模塊點集中的所有立柱點云段進行區域生長的聚類分割，提取出各立柱的待對接端面點云；

第二步，計算所有立柱待對接端面在XOY平面的投影重心點；