三维激光扫描技术

摘要： 古桥梁是我国历史文物建筑中的重要瑰宝,桥梁遗产保护是近年桥梁工程中新的研究方向.以长虹大桥为例,提出点云数据结合BIM技术生成仿真三维模型并建立参数化构件族库的方法:使用Cyclone Register 360对点云数据进行配准、拼接、降噪,导入Revit中实现模型的逆向重构;结合仿真模型生成标准的CAD平面图,复原桥梁缺失的图纸文本;同时生成古桥梁构件族库,为后续仿建工作提供参考依据.研究结果表明:通过精度检测分析,证明了技术路线在桥梁遗产保护领域的可行性,为古桥梁数字档案建设提供数据基础.研究成果以期为古桥梁的模型重构提供技术支持.

摘要： 为提升建筑模型制作精度,以三维激光扫描为技术背景,对建筑模型可视化制作方法展开研究。将三维激光扫描设备放置于少遮挡物且具有开阔视野的位置,经多次扫描取得多组重合的点云数据,通过变换坐标系间关系,完成点云数据拼接,对其去噪、光顺处理后,根据构成建筑物表面的若干个几何特征,提取截面边界与建筑特征结构,实现建筑模型可视化制作。选取某标志性建筑物,分析布设的控制点、测站点以及标靶等指标精度,基于有效的测量准度,制作建筑三维模型,经对比模型与实际建筑物尺寸,发现所提方法能有效实现模型可视化制作,且大幅提升制作精度。

摘要： 由于对第四纪地层的严重依赖,传统古地震探槽研究方法在基岩区难以发挥作用,导致无法获取基岩区断层的强震活动历史。本研究以山西地堑系的交城断裂为目标断裂,以断裂北段2处基岩断层面为研究对象,通过三维激光扫描技术获取基岩断层面高精度形貌,基于变差函数法结合滑动窗口操作量化断层表面形貌特征,开展在基岩区提取断裂古地震信息的实例研究。结果显示,2处基岩断层面的形貌在高度上具有明显的分段特征,指示了断层面在地震事件作用下的分段出露过程。这种断层面形貌分段特征可以用来识别古地震事件和同震位移量。在思西村基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为2.0 m、1.9 m和2.3 m,在上兰镇基岩断层面上,识别出由老到新的3次古地震事件,同震倾滑位移量依次为1.4 m、2.5 m和2.0 m,指示了交城断裂北、中段具有产生同震位移量大于2 m、震级大于7.5级的破裂型地震的能力。上述研究成果表明,基于三维激光扫描和形貌量化分析方法开展基岩断层面古地震研究,可以准确而高效地识别古地震事件次数和同震位移量,扩展古地震的研究对象,拓宽古地震的研究空间。在未来的研究中,可以适时地开展宇宙成因核素测年以测定断层面的暴露年龄,获得发震年代,给予地震序列年龄框架。

摘要： BIM技术与三维激光扫描作为建筑行业发展过程中的新技术,对建筑行业发展具有十分现实的重要意义。论文以贵州省沿印松高速公路为例,从边坡应用、隧道应用、桥梁应用三方面,探究“BIM+三维激光扫描”技术在该工程项目中的实际应用,并且进行应用效益分析。事实证明,该技术的应用对于提高公路工程经济效益及社会效益有着积极作用。

摘要： 针对传统人工盘点集料体积方法存在效率低、精度差等问题,提出了一种基于三维激光扫描技术的体积测量方法。介绍了三维激光扫描系统,分析了点云数据处理方法和体积计算方法,并在沥青厂开展工程应用,阐述了数据采集、数据处理和集料计算的过程,并将结果与入库数据进行了对比。结果表明,基于三维激光扫描技术的室内集料体积测量方法是精确可靠的,测量误差在15%以内,可以有效提高集料体积测量的效率和质量,具有较高的工程实用价值。

摘要： 针对传统测量方法提取矿区地表形变存在获取数据是离散、低密度,不能完整有效地对建筑物损坏等级进行评价等问题。拟提出基于三维激光扫描技术(3DLS)的矿区建筑物形变监测及采动损害评估方法研究。首先介绍了基于三维激光的建筑物变形监测精度设计方法及建筑物采动损害评估方法。其次构建了基于量子粒子群(QPSO)的三维激光标靶球拟合方法,并进行了精度分析。随后对淮南某矿区地表建筑物进行了多时段实时观测,并对矿区开采沉陷盆地建筑物的特征点进行形变信息提取。最后依据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设现压煤开采规程》对房屋的损坏等级进行了评价。结果表明:①QPSO算法应用于标靶球拟合具有一定的稳定性且其结果精度较高。②矿区地表建筑物的损坏等级与距开切眼的距离成正比,离开切眼越近,建筑物的损坏等级越高,同时其与工作面的掘进进度有关,随着工作面开采强度的提高,地表建筑物的损坏程度也随之提高。综上,应用三维激光扫描技术监测矿区地表建筑物的采动损害对矿区安全生产及评估有着指导性的意义,研究成果对附近矿区的地质环境灾害评估与防治具有重要的参考价值。

摘要： 岩体结构面几何参数是评价岩体稳定性与渗流特征的重要研究基础。在隧道施工中,识别开挖面岩体结构并分析为后续施工提供了重要参考价值。采用三维激光扫描技术,获取隧道开挖面岩体点云数据,采用球面投影,对投影数据进行三角剖分,得到隧道施工开挖面三角剖分模型,利用结构面产状特征值和距离特征值,采用动态聚类算法实现了岩体结构面分类与识别,并进行结构面产状和面积信息计算。以本方法对某隧道三维激光扫描点云数据进行测试,结合人工测量数据进行比较,结果表明,采用本方法能够快速对岩体结构面进行分组识别和信息提取。

摘要： 针对三维激光扫描技术和倾斜摄影测量技术在三维实景建模中的优缺点,将这两种技术数据融合建模,实现数据的“空地联合”,互相弥补不足,对测区进行实验验证。研究表明,两种技术手段的数据融合在自动化三维实景建模中可以有效提升局部模型的精细度,其模型精度满足大比例尺测图的精度要求,与传统测图方法比,工作效率大大提高,具有可行性。

摘要： 针对园林假山逐年沉降问题,需要对其空间位移变化进行精确测量。以往的测量方法是使用非棱镜全站仪对测量目标的空间坐标进行采集,但这种方法采集信息有限,并且效率较低。基于空间精确定位的方法利用三维激光扫描技术可以对建筑物实行非接触、高效率与高密度的扫描,并将其应用于假山信息采集中。详细介绍了点云数据采集、拼接、建模、模型比对的方法与流程,并将其两期扫描的数据成果进行比对分析,结果表明假山出现不同程度的沉降现象,整体变化趋势基本稳定。研究结果以期为相关部门对园林假山的修葺提供依据。

摘要： 针对常规测量道路变形方法的不足,利用三维激光扫描技术可以对路面的整体变形情况进行分析。本文利用三维激光扫描技术,以平潭综合实验区某路段为研究对象,综合运用点云处理技术、RANSAC算法、多元统计等方法对扫描的点云进行处理。基于处理后的点云模型,建立起实际路面模型与理论路面模型,将二者进行对比,最终得到研究区的路面变形情况。

摘要： 三维激光扫描技术在古建遗迹保护中的应用问题是目前行业研究热点之一,通过高速激光扫描,大面积、高分辨率地获取古建筑物点云数据.为古建的三维逆向重建及影像数据的获取提供了一种全新的数字化建档方法.通过四川汶川映秀镇一古亭为实验内容验证了此方法,实现了古建遗迹的虚拟重现.

摘要： 本文根据开采用户在外业测量及内业管理中的技术需求探讨了三维激光扫描技术在露天矿测量与变形监测中应用的可行性，应用三维激光扫描技术对露天矿验收测量及变形监测，明显优于常规的矿山测量技术，提供了可靠、快捷、方便、安全的技术解决方案，也完善了常规测量方法中的一些缺陷，三维激光扫描技术必将在露天矿测量中得到广泛应用。

摘要： 三维激光扫描技术是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破.它通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据.可以快速、大量的采集空间点位信息,为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段.在油田站场的管线、设施等在全站仪、GPS等设备不易介入的情况下,通过使用三维扫描的手段,利用其不接触物体、生成点云数据的特征,大批量的采集被测物体、设备的数据,经过后期软件的处理,可以输出成符合原物体的真实场景,其直观的、立体的、逼真的、精确的成果,满足了一些常规测量手段无法解决的问题.

摘要： 本文紧密结合两公路大桥的监测实践,阐述了应用三维激光扫描技术进行桥梁形变监测的技术方案、数据处理方法、监测结果与分析的过程.本文的技术方法和主要结论对类似项目有较好的借鉴作用.

摘要： 本文提出了基于三维激光扫描的装配式建筑构件高精度定位及数据修正技术.详细介绍了三维激光扫描技术在装配式建筑中的应用,主要包括在装配式建筑中三维扫描的实施、三维点云数据的拼接、预制构件及施工现场成果质量检测、模拟现场拼装、预制构件吊装过程中的高精度定位及数据修正等,分析了这项新技术在装配式建筑中应用的优势.

摘要： 淤地坝泥沙淤积赋存着坝控区域内的多年土壤侵蚀模数信息,通过泥沙淤积量反推坝控区域多年土壤侵蚀模数,难点在于准确测算泥沙淤积量.本文通过建坝前的1∶10000地形图与徕卡三维扫描转化后的现状地形图(1∶500)进行拟合修正,是在大比例尺(1∶10000)的尺度下对欠量化的地形图进一步通过拟合修正减小因矢量化引起地形图的误差,能较好的反映建坝前坝区地形图,相对于直接利用建坝前的地形图或同时借助其它技术手段(全站仪、GPS等)复原的坝区地形图来说,精度更高、更真实、更准确,有利于重建F-H、V-H曲线计算淤地坝泥沙淤积量.结果显示:截至2017年底,邵家岔骨干坝淤积量为3.36万m3,建坝以来坝控流域内平均土壤侵蚀模数1435.9t/(km2·a),属于轻度侵蚀.该坝达到淤积高程时能容纳泥沙6.53万m3,按13a来的平均土壤侵蚀模数计算达到淤积高程时还需25.3a.徕卡三维扫描技术为准确测算地坝泥沙淤积量提供了技术支撑,对定量评价水土流失及其治理成效提供了依据.

摘要： 三维激光扫描技术是最近发展起来的一门测绘技术,可以在较短时间内获得目标对象的大量三维坐标点数据.激光扫描技术越来越多的用于桥梁、隧道等交通工程的测量中,但在扫描过程中不可避免的会出现人或车辆遮挡的现象,使得扫描出的点云会出现边缘拖尾或标靶遮挡的现象,引起标靶中心定位结果的较大误差.本文结合Trimble GX200 地面三维激光扫描系统采集的实验数据，设计了一种稳健精确的平面标靶点云中心定位算法，用C++语言编程实现了平面标靶的自动提取和中心点定位的算法，并结合真实场景的扫描数据进行了验证和总结，取得了较理想的效果。

摘要： 通过三维激光扫描技术,采用免棱镜自动化全站仪，在卧式油罐内部采集大量特征点,根据空间数学模型和拟合算法,得到卧式油罐的内部参数,然后采用数学方法进行容积标定.与设计数据进行比对,本方法精度很高,是一种可行的容积标定方法.

摘要： 科技发展迅猛的今天,数字化油田建设的需求越来越高,传统的图纸、信息已经满足不了数字化站场的管理和更新,迫切要求一种更及时、更精细、更安全的信息获取手段来适应当前发展的趋势,满足油田管网、站场、设备的高清、三维、动态的管理需求.本文将利用FARO Focus 3D三维激光扫描仪对石化系统厂区进行数据采集，获取厂区的点云数据，构建实体三维几何模型，最终达到基于三维数据库数字化管理的目标。项目结合地理信息产业行业需求，应用新技术提供高附加值成果，实现新技术的产业化发展目标，实现其社会、经济价值最大化。项目成果“石化行业三维信息管理系统”实现了三维一体化空间精细信息管理，包括基于多元数据融合的集成式管理平台、地理信息的增强现实(AR)智能应用和基于真实尺寸的模型管理和实景展示。利用该系统可将石油石化的海量空间组成要素，如油井、管线、储油罐等进行空间地理分析，并进行可视化展示等。该系统在石油石化行业信息化建设中也将发挥着重要的作用。

摘要： 收缩和徐变是混凝土的两大固有物理特性,由于其内部、外部成因机理十分复杂,并且会直接导致混凝土结构内部应力重分布,从而影响其受力特性,因此备受混凝土结构特性研究人员的关注和重视.利用ANSYS软件内部APDL语言编写程序,模拟混凝土结构的收缩徐变过程,通过与《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)提供的方法计算结果比较,验证了程序的可靠性.并以大同剧院为分析案例,将有限元计算结果与现场三维扫描相结合,分析钢筋混凝土壳体结构的收缩徐变.准确预测分析混凝土内部收缩和徐变,对大型混凝土壳体结构的设计施工及后续的健康监测等都具有重大意义.

摘要： 本发明提供了一种三维激光扫描仪的金属三棱镜、安装轴和三维激光扫描仪，包括：金属三棱镜本体；金属三棱镜本体的轴线位置设置有连接孔；金属三棱镜本体的上底面的轴线位置设置有第一沉孔，其下底面的轴线位置设置有第二沉孔；金属三棱镜本体中，第二沉孔朝向上底面的一侧设置有第一通孔；第一通孔与第一沉孔之间设置有第二通孔；金属三棱镜本体的三个侧面均镀设有反射膜；上述金属三棱镜通过其匹配的安装轴和动力供给装置组成三维激光扫描仪；其使用金属三棱镜，通过金属三棱镜结合安装轴组成三维激光扫描仪，其中，金属三棱镜的机械加工性能好且加工精度高，可根据需要开展特异性的设计；并且，金属三棱镜在元件加工和装配过程中，不易损伤。

摘要： 本发明涉及一种移动式三维激光扫描系统及移动式三维激光扫描方法。三维点云扫描仪器、传感组件分别与第一信号处理器电连接。三维点云扫描仪器用于在不同的扫描位置进行三维扫描并得出相应的点云数据。第一信号处理器用于根据传感组件采集的数据、并利用同时定位与制图算法实时更新可移动扫描设备扫描中心的位置和姿态信息，还用于将任一扫描中心对应的点云数据根据扫描中心实时的位置和姿态信息配准至世界坐标系中。传感组件用于测量同时定位与制图算法所需的各项参数。该系统及方法在扫描过程进行的同时能够自动更新各扫描中心的位置及姿态信息，从而实现全自动的注册方式，提高了效率，而且操作简单。

摘要： 本发明提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，包括：金属反射镜和底座；金属反射镜至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面；金属反射镜的底部与底座一体化设置；底座上设置有中心通孔，中心通孔贯通底座与金属反射镜的顶部，以便激光发射器发射的激光通过中心通孔射出；金属反射镜的倾斜的侧面为经过光学加工的反射面，用于将接收到的激光进行反射；采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。

摘要： 本发明提供了一种多线阵列激光三维扫描系统及多线阵列激光三维扫描方法，该系统通过可编程门阵列FPGA实现多线阵列激光三维扫描系统的精确同步和逻辑控制，采用线激光器阵列作为投影图案光源，通过可编程门阵列FPGA向立体视觉图像传感器和线激光器阵列发送触发信号，上位机接收到立体视觉图像传感器拍摄的图像对，并对该图像对中的激光线阵图案进行编码解码及三维重建，对被测物体表面特征点进行三维重建和不同时刻间三维特征点匹配对齐，采用光学跟踪技术对匹配计算进行预测和纠错，用于时域激光三维扫描数据的配准拼接，同时实时进行测量误差等级评估并反馈至误差反馈控制器做出调整指示，从而完成低成本、高效率、高可靠性和高精度的激光三维扫描。

摘要： 本发明提供了一种多线阵列激光三维扫描系统及多线阵列激光三维扫描方法，该系统通过可编程门阵列FPGA实现多线阵列激光三维扫描系统的精确同步和逻辑控制，采用线激光器阵列作为投影图案光源，通过FPGA向立体视觉图像传感器、惯性传感器和线激光器阵列发送触发信号，上位机接收立体视觉图像传感器拍摄的图像对，对该图像对中的激光线阵图案进行编码解码及三维重建，对被测物体表面特征点进行三维重建和不同时刻间三维特征点匹配对齐，采用混合传感定位技术对匹配计算进行预测和纠错，用于时域激光三维扫描数据的配准拼接，同时实时进行测量误差等级评估并反馈至误差反馈控制器做出调整指示，从而实现低成本、高效率、高可靠性和高精度的激光三维扫描。

摘要： 本发明提供了一种三维激光扫描仪的金属三棱镜、安装轴和三维激光扫描仪，包括：金属三棱镜本体；金属三棱镜本体的轴线位置设置有连接孔；金属三棱镜本体的上底面的轴线位置设置有第一沉孔，其下底面的轴线位置设置有第二沉孔；金属三棱镜本体中，第二沉孔朝向上底面的一侧设置有第一通孔；第一通孔与第一沉孔之间设置有第二通孔；金属三棱镜本体的三个侧面均镀设有反射膜；上述金属三棱镜通过其匹配的安装轴和动力供给装置组成三维激光扫描仪；其使用金属三棱镜，通过金属三棱镜结合安装轴组成三维激光扫描仪，其中，金属三棱镜的机械加工性能好且加工精度高，可根据需要开展特异性的设计；并且，金属三棱镜在元件加工和装配过程中，不易损伤。

摘要： 活立木三维激光扫描升降平台，本发明为解决活立木的扫描测量数据精度不高，获取得到的光学图像模糊不清等问题，提出一种活立木三维激光扫描升降平台，其具有基座部、升降机构和扫描平台，所述基座部上安装升降机构，升降机构上安装扫描平台，通过控制升降机构能够使扫描平台相对于基座部进行水平升降运动；基座部具有开口且平面呈U字形平面，基座部包括基座本体及相对设置的基座左臂和基座右臂。本发明的有益效果是：能够获得完整的活立木树干表面形貌扫描点云数据，使完整的活立木树干表面三维图像能够在计算机中被准确还原，减少后期图像拼接处理的工作量，同时提高信号采集的速度和稳定。本发明还公开了一种活立木三维激光扫描装置。

摘要： 本实用新型提供了一种三维激光扫描仪的金属三棱镜、安装轴和三维激光扫描仪，包括：金属三棱镜本体；金属三棱镜本体的轴线位置设置有连接孔；金属三棱镜本体的上底面的轴线位置设置有第一沉孔，其下底面的轴线位置设置有第二沉孔；金属三棱镜本体中，第二沉孔朝向上底面的一侧设置有第一通孔；第一通孔与第一沉孔之间设置有第二通孔；金属三棱镜本体的三个侧面均镀设有反射膜；上述金属三棱镜通过其匹配的安装轴和动力供给装置组成三维激光扫描仪；其使用金属三棱镜，通过金属三棱镜结合安装轴组成三维激光扫描仪，其中，金属三棱镜的机械加工性能好且加工精度高，可根据需要开展特异性的设计；且金属三棱镜在元件加工和装配过程中，不易损伤。

摘要： 本实用新型提供了一种三维激光扫描仪中的反射镜和三维激光扫描仪，包括：金属反射镜和底座；金属反射镜至少包括一个位于底部的底面和一个倾斜的侧面；金属反射镜的底部与底座一体化设置；底座上设置有中心通孔，中心通孔贯通底座与金属反射镜的顶部，以便激光发射器发射的激光通过中心通孔射出；金属反射镜的倾斜的侧面为经过光学加工的反射面，用于将接收到的激光进行反射；采用共轴金属反射镜，与现有技术中的旁轴光路的涉及应用三维激光扫描仪中可行性较差相比，其对装配精度要求低，适合产线高效率装配，并且元件为金属材质，不会因装配生产或产品在恶劣的使用环境下导致破损的问题，提高了产品的稳定性和可靠性。

摘要： 活立木三维激光扫描升降平台，本实用新型为解决活立木的扫描测量数据精度不高，获取得到的光学图像模糊不清等问题，提出一种活立木三维激光扫描升降平台，其具有基座部、升降机构和扫描平台，所述基座部上安装升降机构，升降机构上安装扫描平台，通过控制升降机构能够使扫描平台相对于基座部进行水平升降运动；基座部具有开口且平面呈U字形平面，基座部包括基座本体及相对设置的基座左臂和基座右臂。本实用新型的有益效果是：能够获得完整的活立木树干表面形貌扫描点云数据，使完整的活立木树干表面三维图像能够在计算机中被准确还原，减少后期图像拼接处理的工作量，同时提高信号采集的速度和稳定。本实用新型还公开了一种活立木三维激光扫描装置。