RU2572060C1 - Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree - Google Patents
Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572060C1 RU2572060C1 RU2014143082/28A RU2014143082A RU2572060C1 RU 2572060 C1 RU2572060 C1 RU 2572060C1 RU 2014143082/28 A RU2014143082/28 A RU 2014143082/28A RU 2014143082 A RU2014143082 A RU 2014143082A RU 2572060 C1 RU2572060 C1 RU 2572060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- map
- deviations
- panel structure
- vertical
- deviation
- 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 регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели объекта, представляющей рой точек {Χi,Υi,Ζi, i=1,n}.The closest in essence to the proposed method is a method of 3D laser scanning, 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 records 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 {Χ i , Υ i , Ζ 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 труднодоступных и опасных районах, т.к. применяется принцип дистанционного получения информации;the safety of the performer when shooting inaccessible 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;
работы можно выполнять при любых условиях освещения, то есть днем и ночью, так как сканеры являются активными съемочными системами;work can be performed 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 pp., Prototype].
Данный способ не дает возможности определять степень деформированности конструкций панельного сооружения.This method does not allow to determine the degree of deformation of the structures of the panel structure.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в расширении эксплуатационных возможностей способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформации панельного сооружения.The technical result achieved by the invention is to expand the operational capabilities of the method of laser 3D scanning to quickly determine the degree of deformation of the panel structure.
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 панельного сооружения и регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы) с последующим формированием трехмерного изображения 3D-модели панельного сооружения, 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 выполняются построения карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадины - 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, 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 панельного сооружения.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 the panel structure and recording the corresponding directions (vertical and horizontal angles) with the subsequent formation of three-dimensional a 3D model of a panel structure representing a swarm of points {X i , Y i , Z i , i = 1, n}, to identify deformations along a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections of the 3D model, a map of deviations and graphs of the deviations of the wall from the ideal wall vertical plane is built, based on the generated numerical map of deviations, the maps of contours, color maps, surface graphs, shadow maps are constructed, when constructing color-toned maps of deviations, the cavity coloring scale is used - from dark blue to blue, bulges - from yellow to dark brown, the vertical scale of the deviation graphs is chosen so as to visualize the microroughness of the walls s, and the cross section of the map of the deviation contour lines is selected in the error of constructing a 3 mm model, while the construction defects and the initial phase of the deformation process are identified by comparing the actual deviations and relative bending deformations with standard deviations and critical deformations of the panel structure.
Перечень графических иллюстраций применения предлагаемого способа:The list of graphic illustrations of the application of the proposed method:
на фиг. 1 изображена трехмерная модель (облако точек) панельного дома по результатам лазерного сканирования;in FIG. 1 shows a three-dimensional model (point cloud) of a panel house according to the results of laser scanning;
на фиг. 2 - цветотоновая карта отклонений торцевой стены панельного дома от идеальной вертикальной плоскости;in FIG. 2 - color chart of deviations of the end wall of a panel house from an ideal vertical plane;
на фиг. 3 - трехмерная блок-диаграмма деформаций панелей 6-13 этажей;in FIG. 3 - three-dimensional block diagram of the deformation of the panels of 6-13 floors;
на фиг. 4 - трехмерная блок-диаграмма деформаций панелей 1-7 этажей,in FIG. 4 - three-dimensional block diagram of the deformation of the panels of 1-7 floors,
на фиг. 5 - отрыв торцевых панелей на уровне 9-10 этажей, наin FIG. 5 - separation of end panels at the level of 9-10 floors, at
фиг. 6 - торцевая сторона панельного дома с многочисленными трещинами.FIG. 6 - the front side of the panel house with numerous cracks.
Способ лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности панельного сооружения 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 панельного сооружения, 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, 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 панельного сооружения.A 3D laser scanning method for quickly determining the degree of deformation of a panel structure 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 the panel building and recording the corresponding directions (vertical and horizontal angles) with subsequent formation of a three-dimensional image A 3D model of a panel structure representing a swarm of points {X i , Y i , Z i , i = 1, n}, to identify deformations along a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections of the 3D model, a map of deviations and graphs of the deviations of the wall from the ideal wall vertical plane is built, using the generated numerical map of deviations, a map of contours, a color tone map, surface graphs, a shadow map is constructed, and a colorization chart for depressions is used to construct color tone maps of deviations - from dark blue to blue, bulges - from yellow to dark brown, the vertical scale of the deviation graphs is chosen so as to visualize the micro wall irregularities, and the cross section of the map of deviation contours is selected in the error of 3 mm model construction, while the defects in the construction and the initial phase of the deformation process are identified by comparing the actual deviations and relative bending deformations with standard deviations and critical deformations of the panel structure.
Суть способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности панельного сооружения заключается в следующем.The essence of the 3D laser scanning method for quickly determining the degree of deformation of a panel structure is as follows.
Сканирование панельного сооружения выполняется с произвольного числа и расположения позиций, обеспечивающих полный обзор изучаемого объекта, с высокой скоростью (от нескольких тысяч до миллиона точек в секунду) расстояния от сканера до поверхности панельного сооружения, и регистрируются соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы). Минимально по одному сканированию с каждой стороны панельного сооружения.Scanning of a panel structure is performed from an arbitrary number and location of positions providing a complete overview of the object under study, with a high speed (from several thousand to a million dots per second) of the distance from the scanner to the surface of the panel structure, and the corresponding directions (vertical and horizontal angles) are recorded. At least one scan on each side of the panel structure.
По проведенным измерениям формируется 3D-модель панельного сооружения, представляющая рой точек {Xi,Yi,Zi. i=1,n} (фиг. 1). При сшивке сканов в единую модель достигается точность 3 мм.Based on the measurements, a 3D model of the panel structure is formed, representing a swarm of points {X i , Y i , Z i . i = 1, n} (Fig. 1). 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,According to the results of individual scans using standard spherical reflectors or paper marks, or characteristic corner points of the object,
Для выявления деформаций по рою точек выполняется построение ряда горизонтальных и вертикальных сечений 3D-модель панельного сооружения.To identify deformations along a swarm of points, a series of horizontal and vertical sections is constructed. 3D model of a panel structure.
Строится карта отклонений и графики отклонений стен от идеальной стеновой вертикальной плоскости. При этом используется априори задаваемый допуск максимального отклонения и размер ячеек карты отклонения. В каждую ячейку матрицы карты отклонений заносится фактическое отклонение 3D-модель панельного сооружения 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 panel structure 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.
Изучение 3D-модели панельного сооружения 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.The study of the 3D model of the panel structure to detect deformations is carried out 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 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 section of the map of isolines of deviations is selected in the error of 3 mm model construction.
На фиг. 2 видно, что максимальные отклонения в периферических частях составляют до 8 см. На уровне 2-3 этажа и 8-9 этажа с левой стороны имеется отрыв панели от конструкции.In FIG. 2 it can be seen that the maximum deviations in the peripheral parts are up to 8 cm. At the level of 2-3 floors and 8-9 floors on the left side there is a separation of the panel from the structure.
Проводится анализ графиков отклонений от идеальной вертикальной плоскости. На фиг. 3 и 4 приведены примеры такого анализа, периферические края панелей оторваны от общей конструкции, а панели имеют характерную параболическую форму.The graphs of deviations from the ideal vertical plane are analyzed. In FIG. Figures 3 and 4 show examples of such an analysis, the peripheral edges of the panels are torn off from the general structure, and the panels have a characteristic parabolic shape.
На фиг. 5 показаны места наиболее значительного отрыва панелей от общей конструкции. На фиг. 6 представлена общая трещиноватость панелей, которая возникла из-за деформаций.In FIG. 5 shows the locations of the most significant separation of the panels from the overall structure. In FIG. Figure 6 shows the total fracture of the panels that arose due to deformations.
Применение способа лазерного 3D-сканирования для оперативного определения степени деформированности панельного сооружения позволяет эффективно и быстро выявлять количественные деформации различных элементов панельного сооружения и оценить изгибные деформации стеновых панелей.The use of 3D laser scanning method for the operational determination of the degree of deformation of a panel structure allows you to efficiently and quickly identify the quantitative deformations of various elements of the panel structure and evaluate the bending deformations of wall panels.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143082/28A RU2572060C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014143082/28A RU2572060C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2572060C1 true RU2572060C1 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=55023451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014143082/28A RU2572060C1 (en) | 2014-10-27 | 2014-10-27 | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2572060C1 (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 RU2014143082/28A patent/RU2572060C1/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.A. и др. Наземное лазерное сканирование. Новосибирск, СГГА, 2009. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6286805B2 (en) | Modeling device, three-dimensional model generation device, modeling method, program, layout simulator | |
| Fassi et al. | Comparison between laser scanning and automated 3d modelling techniques to reconstruct complex and extensive cultural heritage areas | |
| US10186080B2 (en) | Image processing | |
| Huber et al. | Using laser scanners for modeling and analysis in architecture, engineering, and construction | |
| 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 | |
| Ortiz Arteaga et al. | Initial investigation of a low-cost automotive lidar system | |
| Peteler et al. | Analyzing the evolution of deterioration patterns: A first step of an image-based approach for comparing multitemporal data sets | |
| Balletti et al. | Ancient structures and new technologies: survey and digital representation of the wooden dome of SS. Giovanni e Paolo in Venice | |
| Bruno et al. | Integrated processing of photogrammetric and laser scanning data for frescoes restoration | |
| Mouaddib et al. | 2D/3D data fusion for the comparative analysis of the vaults of Notre-Dame de Paris before and after the fire | |
| Li et al. | Damage detection for historical architectures based on TLS intensity data | |
| De Santis et al. | A comparative analysis of 3-D representations of urban flood map in virtual environments for hazard communication purposes | |
| Vorobyev et al. | Evaluation of displacements by means of 3D laser scanning in a mechanically loaded replica of a hull section of the Vasa ship | |
| RU2572060C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree | |
| RU2572056C1 (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 | |
| RU2575803C1 (en) | Method of laser 3d scanning for prompt determination of level of deformity of panel structure | |
| RU2572054C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
| RU2572055C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
| Riveiro et al. | Laser scanning for the evaluation of historic structures | |
| Mongelli et al. | Photogrammetric survey to support non destructive tests at St. Alexander Catacombs in Rome | |
| Majid et al. | The Digital Documentations of Historical Charcoal Chamber Monument Using LiDAR Technology | |
| Cera | Multisensor Data Fusion for Culture Heritage Assets Monitoring and Preventive Conservation | |
| Bansal et al. | 3D scanning for reverse engineering-technological advancements, process overview, accuracy inspection, challenges, and remedies | |
| Zagroba | Modern methods of measuring and modelling architectural objects in the process of their valorisation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161028 |