RU2572055C1 - Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape - Google Patents
Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572055C1 RU2572055C1 RU2014143085/28A RU2014143085A RU2572055C1 RU 2572055 C1 RU2572055 C1 RU 2572055C1 RU 2014143085/28 A RU2014143085/28 A RU 2014143085/28A RU 2014143085 A RU2014143085 A RU 2014143085A RU 2572055 C1 RU2572055 C1 RU 2572055C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- map
- deviations
- vertical
- deviation
- complex structural
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к эксплуатации и строительству зданий и сооружений и может быть использовано для проведения оперативного обследования зданий и сооружений, подвергшихся внутренним и/или внешним факторам, вызывающим их износ.The invention relates to the operation and construction of buildings and structures and can be used to conduct an operational survey of buildings and structures exposed to internal and / or external factors causing their wear.
Наиболее близким по сущности к предлагаемому способу является способ лазерного 3D-сканирования, который обеспечивает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности объекта и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели объекта, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}.The closest in essence to the proposed method is a 3D laser scanning method, which provides measurements at high speed (from several thousand to a million dots per second) of the distance from the scanner to the surface of the object and registration of the corresponding directions (vertical and horizontal angles) with subsequent formation a three-dimensional image of a 3D model of an object representing a swarm of points {X i , Y i , Z i , i = 1, n}.
Способ лазерного 3D-сканирования обеспечивает:The 3D laser scanning method provides:
возможность определения пространственных координат точек объекта в полевых условиях;the ability to determine the spatial coordinates of the points of the object in the field;
трехмерную визуализацию в режиме реального времени исследуемого объекта;three-dimensional visualization in real time of the investigated object;
неразрушающий метод получения информации;non-destructive method of obtaining information;
высокую точность измерений;high accuracy of measurements;
безопасность исполнителя при съемке в труднодоступных и опасных районах, т.к. применяется принцип дистанционного получения информации;safety of the performer when shooting in hard-to-reach and dangerous areas, as The principle of remote information is applied;
высокую производительность выполнения работы, сокращает время полевых работ при создании цифровых моделей объектов;high productivity of work, reduces the time of field work when creating digital models of objects;
возможность выполнения работ при любых условиях освещения, то есть днем и ночью, так как сканеры являются активными съемочными системами;the ability to perform work under any lighting conditions, that is, day and night, since scanners are active filming systems;
высокую степень детализацииhigh degree of detail
[см. Середович В.А., Комиссаров А.В., Комиссаров Д.В., Широкова Т.А. и др. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск, СГГА, 2009, 261 с. - прототип].[cm. Seredovich V.A., Komissarov A.V., Komissarov D.V., Shirokova T.A. et al. Ground-based laser scanning. Novosibirsk, SSGA, 2009, 261 p. - prototype].
Данный способ не дает возможности определять степень деформированности конструкций сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.This method does not make it possible to determine the degree of deformation of the structures of a structure having a complex structural form.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.The technical result achieved by the present invention is to expand the operational capabilities of the method of laser 3D scanning to quickly determine the degree of deformation of a structure having a complex structural form.
Поставленный технический результат достигается тем, что способ лазерного 3D-сканирования, включающий выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}, для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого, вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 3 мм, если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°, при этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.The technical result is achieved by the fact that the method of 3D laser scanning, which includes taking measurements at a high speed (from several thousand to a million dots per second) of the distance from the scanner to the surface of a structure having a complex structural shape, and recording the corresponding directions (vertical and horizontal angles ) with the subsequent formation of a three-dimensional image of a 3D model of a building having a complex structural form, representing a swarm of points {X i , Y i , Z i , i = 1, n}, to identify deformations about a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections of the 3D model is constructed, a map of deviations and deviations of the wall from the ideal wall vertical plane is built, a map of contours, a color-toned map, surface graphs, a shadow map is constructed from the generated deviation map, when building color-toned maps deviations the scale of coloring of depressions is used - from dark blue to blue, bulges - from yellow to dark brown, the vertical scale of the deviation graphs is selected t In order to visualize the wall irregularities, and the cross-section of the map of the deviation contour lines is selected in the error of 3 mm model construction, if the structure has a complex shape with roundings, then the tangent to the rounding, the vertical plane with azimuth, is selected as the surface relative to which the deviation from the vertical is studied. 0 °, while the identification of construction defects and the initial phase of the deformation process is carried out by comparing the actual deviations and relative bending deformations s with regulatory deviations and critical strain values structures having a complicated structural shape.
Перечень графических иллюстраций применения предлагаемого способа.The list of graphic illustrations of the application of the proposed method.
На фиг. 1 изображена исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 1);In FIG. 1 shows the original 3D model of a structure having a complex structural form (view 1);
на фиг. 2 - исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 2);in FIG. 2 - the initial 3D-model of the structure having a complex structural form (view 2);
на фиг. 3 - исходная 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму (вид 3);in FIG. 3 - the initial 3D-model of the structure having a complex structural form (view 3);
на фиг. 4 - отклонение стены от идеальной вертикальной плоскости.in FIG. 4 - deviation of the wall from an ideal vertical plane.
Способ лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, включает выполнение измерений с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения и регистрацию соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющей рой точек {Xi, Yi, Zi, i=1, n}, для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели, строится карта отклонений и графики отклонений стены от идеальной стеновой вертикальной плоскости, по сформированной числовой карте отклонений выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадин - от темно-синего до голубого, выпуклостей - от желтого до темно-коричневого, вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены, а сечение карты изолиний отклонений выбирается в погрешности построения модели 3 мм, если сооружение имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°, при этом выявление дефектов строительства и начальной фазы деформационного процесса осуществляется по результатам сопоставления фактических отклонений и относительных изгибных деформаций с нормативными отклонениями и критическими значениями деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.A 3D laser scanning method for quickly determining the degree of deformation of a structure having a complex structural form involves performing measurements at a high speed (from several thousand to one million dots per second) of the distance from the scanner to the surface of the panel structure and recording the corresponding directions (vertical and horizontal angles) with subsequent formation of a three-dimensional image model of 3D-structures having a complicated structural shape, representing a swarm of points {X i, Y i, Z i, i = 1, n}, for you deformation phenomena along a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections of the 3D model is constructed, a map of deviations and wall deviations are plotted against an ideal wall vertical plane, a contour map, a color-ton map, surface graphs, and a shadow map are constructed from the generated deviation map of color-toned deviation maps, a scale for coloring depressions is used - from dark blue to blue, bulges - from yellow to dark brown, the vertical scale of the open graphs it is chosen in such a way as to visualize the microroughness of the wall, and the cross section of the map of deviation contours is selected in the error of constructing a 3 mm model, if the structure has a complex shape with roundings, then the tangent to the rounding, the vertical plane, is selected as the surface relative to which the deviation from the vertical is studied. with an azimuth of 0 °, while the identification of defects in construction and the initial phase of the deformation process is carried out by comparing the actual deviations and relative bending deformations with standard deviations and critical values of the deformation of the structure having a complex structural form.
Суть способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформации сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, заключается в следующем.The essence of the 3D laser scanning method for quickly determining the degree of deformation of a structure having a complex structural form is as follows.
Сканирование сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, выполняется не менее чем с трех позиций, обеспечивающих полный обзор изучаемого объекта, для измерения с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и регистрации соответствующих направлений (вертикальные и горизонтальные углы). Производится минимально по одному сканированию с каждой стороны сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.Scanning of a structure having a complex structural form is performed from at least three positions providing a complete overview of the object under study, for measuring with high speed (from several thousand to one million dots per second) the distance from the scanner to the surface of a structure having a complex structural form, and registration of relevant directions (vertical and horizontal angles). At least one scan is performed on each side of the structure, having a complex structural form.
По проведенным измерениям формируется 3D-модель сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, представляющая рой точек {Xi, Yi, Zi. i=1, n} (фиг. 1, 2, 3). При сшивке сканов в единую модель достигается точность 3 мм.According to the measurements, a 3D model of the structure is formed, having a complex structural form, representing a swarm of points {X i , Y i , Z i . i = 1, n} (Figs. 1, 2, 3). When stitching scans into a single model, an accuracy of 3 mm is achieved.
По результатам отдельных сканирований с применением стандартных сферических отражателей или бумажных марок, или характерных угловых точек объекта выполняется следующее.According to the results of individual scans using standard spherical reflectors or paper marks, or characteristic angular points of the object, the following is true.
Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму.To identify deformations along a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections of a 3D model of a structure having a complex structural form is constructed.
Строится карта отклонений и графики отклонений стен от идеальной стеновой вертикальной плоскости. При этом используется априорно задаваемый допуск максимального отклонения и размер ячеек карты отклонения. В каждую ячейку матрицы карты отклонений заносится фактическое отклонение 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, от идеальной плоскости.A map of deviations and graphs of deviations of the walls from an ideal wall vertical plane is built. In this case, the a priori specified tolerance of the maximum deviation and the cell size of the deviation map are used. In each cell of the matrix of the deviation map, the actual deviation of the 3D model of the structure, having a complex structural form, from the ideal plane is entered.
По сформированной числовой карте отклонений выполняется построение:Using the generated numerical deviation map, the following construction is performed:
карты изолиний;contour maps;
цветотоновой карты;color tone card;
графиков поверхности;surface graphs;
теневой карты.shadow card.
Поскольку объект имеет сложную форму с закруглениями, то в качестве поверхности, относительно которой изучается отклонение от вертикали, выбирается касательная к закруглению, вертикальная плоскость с азимутом 0°.Since the object has a complex shape with rounding, the tangent to the rounding, a vertical plane with an azimuth of 0 °, is selected as the surface relative to which the deviation from the vertical is studied.
После чего необходимо изучить смещения и вычислить изгибные деформации.Then you need to study the displacement and calculate the bending strain.
Изучение 3D-модели сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, для выявления деформаций выполняется построением ряда горизонтальных и вертикальных сечений модели, а затем с учетом геометрических параметров и координат, определенных по этим сечениям, строится карта отклонений и графики отклонений торцевой стороны дома от идеальной вертикальной плоскости.A 3D model of a building with a complex structural shape is studied to identify deformations by constructing a series of horizontal and vertical sections of the model, and then, taking into account the geometric parameters and coordinates determined by these sections, a map of deviations and graphs of deviations of the front side of the house from the ideal vertical plane are built .
При построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски типа «атлас» (впадины - от темно-синего до голубого, выпуклости - от желтого до темно-коричневого). Вертикальный масштаб графиков отклонений выбирается таким, чтобы наглядно представить микронеровности стены. Сечение карты изолиний отклонений выбирается стандартно в погрешности построения модели 3 мм.When constructing color-toned deviation maps, a satin-type coloring scale is used (troughs - from dark blue to blue, bulges - from yellow to dark brown). The vertical scale of the deviation graphs is chosen so as to visually represent the microroughness of the wall. The cross section of the map of deviation contours is selected standardly with a 3 mm model construction error.
Проводится анализ графиков отклонений от идеальной вертикальной плоскости.The graphs of deviations from the ideal vertical plane are analyzed.
На фиг. 4 показано отклонение стены от идеальной вертикальной плоскости, где 1 - область карниза.In FIG. 4 shows the deviation of the wall from the ideal vertical plane, where 1 is the area of the cornice.
Применение способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, позволяет эффективно и быстро выявлять количественные деформации различных элементов сооружения, имеющего сложную конструктивную форму, и оценить их изгибные деформации.The use of the 3D laser scanning method for the operational determination of the degree of deformation of a structure having a complex structural form allows one to efficiently and quickly identify quantitative deformations of various elements of a structure having a complex structural form and to evaluate their bending deformations.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143085/28A RU2572055C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014143085/28A RU2572055C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2572055C1 true RU2572055C1 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=55023448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014143085/28A RU2572055C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572055C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2237283C2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-09-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for presenting three-dimensional object on basis of images having depth |
RU2445573C2 (en) * | 2005-12-02 | 2012-03-20 | Спэшэлти Минералс (Мичиган) Инк. | Control method of wear of refractory lining of metallurgical melting vessel |
RU2453809C2 (en) * | 2010-08-10 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела УрО РАН (ИГД УрО РАН) | Method of measuring relative deformation and displacement of underground and surface structures |
-
2014
- 2014-10-27 RU RU2014143085/28A patent/RU2572055C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2237283C2 (en) * | 2001-11-27 | 2004-09-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Device and method for presenting three-dimensional object on basis of images having depth |
RU2445573C2 (en) * | 2005-12-02 | 2012-03-20 | Спэшэлти Минералс (Мичиган) Инк. | Control method of wear of refractory lining of metallurgical melting vessel |
RU2453809C2 (en) * | 2010-08-10 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт горного дела УрО РАН (ИГД УрО РАН) | Method of measuring relative deformation and displacement of underground and surface structures |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Середович В.А., Комиссаров А.В., Комиссаров Д.В., Широкова Т.А. и др. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск, СГГА, 2009. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Janowski et al. | Remote sensing and photogrammetry techniques in diagnostics of concrete structures | |
Fassi et al. | Comparison between laser scanning and automated 3d modelling techniques to reconstruct complex and extensive cultural heritage areas | |
Murphy et al. | Historic building information modelling (HBIM) | |
US10186080B2 (en) | Image processing | |
Soudarissanane et al. | Optimizing terrestrial laser scanning measurement set-up | |
US20160092608A1 (en) | Modeling device, three-dimensional model generation device, modeling method, program and layout simulator | |
WO2016084389A1 (en) | Modeling device, three-dimensional model generating device, modeling method, and program | |
Carraro et al. | The 3D survey of the roman bridge of San Lorenzo in Padova (Italy): a comparison between SfM and TLS methodologies applied to the arch structure | |
Peteler et al. | Analyzing the evolution of deterioration patterns: A first step of an image-based approach for comparing multitemporal data sets | |
Lo Brutto et al. | Vision metrology and Structure from Motion for archaeological heritage 3D reconstruction: A Case Study of various Roman mosaics | |
Barba et al. | Integration of active sensors for geometric analysis of the chapel of the Holy Shroud | |
Frangez et al. | Surface finish classification using depth camera data | |
RU2572056C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
Li et al. | Damage detection for historical architectures based on TLS intensity data | |
RU2572055C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
Lee et al. | Finding the displacement of wood structure in heritage building by 3D laser scanner | |
RU2572054C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
RU2572061C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree | |
RU2572060C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree | |
RU2575803C1 (en) | Method of laser 3d scanning for prompt determination of level of deformity of panel structure | |
JP6794289B2 (en) | Smoothness detection method and system for uneven surfaces | |
Nazari et al. | Analysis of 3D Laser Scanning Data of Farabi Mosque Using Various Softwaren | |
Kuzmić et al. | Application of Terrestrial Laser Scanning Technology for the Purpose of Creating 3D Models of Objects | |
KR101601720B1 (en) | 3D City Modeling System for Transportation Noise Mapping and method thereof | |
Cera | Multisensor Data Fusion for Culture Heritage Assets Monitoring and Preventive Conservation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161028 |