基于点云疏密度分类的混凝土梁逆向建模方法

摘要：

为了实现预制拼装混凝土桥梁的虚拟预拼装,需要基于三维激光扫描点云对现场桥梁预制构件进行逆向建模,以将现场制作的实际构件转化为虚拟模型用于后续分析.针对施工环境下三维激光扫描点云的质量现状,重点对逆向建模结构的特征点定义以及特征点提取算法进行了研究,提出了一种针对预制混凝土梁构件几何特征的可适应于不同点云质量的自动逆向建模方法.该方法首先利用设计图纸转化先验数据对实测点云进行尺寸与位姿识别,并采用改进的迭代加权PCA方法精确计算实测点云中各点的特征法向量,并对各点进行所属结构面分类;然后生成建模特征点近邻区域点云的Voronoi图以分析点云分布的疏密度;最后针对不同结构面近邻区域点云的疏密度质量提出了不同的模型特征点提取方法,自动计算拟合坐标值,完成预制构件的逆向建模.采用该方法对单片预制混凝土组合箱梁的扫描点云进行自动逆向建模,计算建模特征点坐标拟合值,从中提取构件关键尺寸用以检验方法精度并与与现场实测值比较.结果表明:该方法可自动判断各结构面点云质量,能够根据不同点云质量选择对应的建模特征点提取原则计算拟合坐标值,所计算的几何尺寸最大绝对误差为6mm,最大相对误差为0.4％,达到了较高的建模精度,具有一定的工程价值.

关键词：桥梁工程、预制混凝土梁、虚拟预拼装、三维激光点云、逆向建模、Voronoi图、模型特征点

所属期刊栏目：42

分类号：U466.2(汽车工程)

资助基金：江苏省重点研发计划项目BE2018120

在线出版日期：2023-03-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：23-32