RU2575803C1 - Method of laser 3d scanning for prompt determination of level of deformity of panel structure - Google Patents
Method of laser 3d scanning for prompt determination of level of deformity of panel structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575803C1 RU2575803C1 RU2014143081/28A RU2014143081A RU2575803C1 RU 2575803 C1 RU2575803 C1 RU 2575803C1 RU 2014143081/28 A RU2014143081/28 A RU 2014143081/28A RU 2014143081 A RU2014143081 A RU 2014143081A RU 2575803 C1 RU2575803 C1 RU 2575803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deviations
- map
- panel structure
- vertical
- model
- Prior art date
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004040 coloring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 235000019646 color tone Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 2
- 108060007885 SSGA Proteins 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
Images
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 3D laser scanning method that provides 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 object and records the corresponding directions (vertical and horizontal angles) with the subsequent formation of three-dimensional images 3D-model of the object representing the 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 p. - 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 выполняется карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадины - от темно-синего до голубого, выпуклости - 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 1 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, including 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 a three-dimensional image 3D-model of panel structures representing a swarm of points {X i, Y i, Z i, i = 1, n}, to detect strains in the swarm of points is performed a number of construction is horizontal x 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, contour maps, color maps, surface graphs, shadow maps are drawn from the generated numerical deviation map, the cavity coloring scale is used to construct the color deviation maps - 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, and the cross section contour maps deviations selected
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,in FIG. 5 - separation of the end panels at the level of 9-10 floors,
на фиг. 6 - торцевая сторона панельного дома с многочисленными трещинами.in FIG. 6 - the front side of the panel house with numerous cracks.
Способ лазерного 3D сканирования 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 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 выполняется построение карты изолиний, цветотоновой карты, графиков поверхности, теневой карты, при построении цветотоновых карт отклонений используется шкала раскраски впадины - от темно синего до голубого, выпуклости - 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 1 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 method of 3D laser scanning to quickly determine the degree of deformation of a panel structure includes performing 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 a three-dimensional 3D image a 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 yes 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, a map of contours, a color tone map, surface graphs, a shadow map is constructed, when constructing color tone maps of the deviations, the cavity coloring scale is used - from dark blue to blue, bulge - from yellow to dark brown, the vertical scale of the deviation graphs is chosen so as to visually represent the mic wall irregularities, and the map section of the deviation contour lines is selected in the error of 1 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 оперативного определения степени деформированности панельного сооружения заключается в следующем.The essence of the method of laser 3D scanning of the operational determination of 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 регистрирующий соответствующие направления (вертикальные и горизонтальные углы). Минимально по одному сканированию с каждой стороны панельного сооружения.Scanning of a panel structure is carried out 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 recording the corresponding directions (vertical and horizontal angles). 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 1 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 1 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 априорно 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 1 мм.When constructing color-toned deviation maps, a coloring chart of the “atlas” type is used (valleys - 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 isolines of deviations is selected in the error of constructing a model of 1 mm.
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 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)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2575803C1 true RU2575803C1 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017184015A1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ДАТА-ЦЕНТР Автоматика" | Checking the integrity of a consignment by generating an electronic-geometric security seal using laser scanning |
| CN110702043A (en) * | 2019-10-24 | 2020-01-17 | 长春工程学院 | Power transformer winding deformation fault detection method |
| CN114295048A (en) * | 2021-12-21 | 2022-04-08 | 北京紫微宇通科技有限公司 | Spacecraft structure digital detection method based on laser scanner |
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 |
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. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017184015A1 (en) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | Общество с ограниченной ответственностью "ДАТА-ЦЕНТР Автоматика" | Checking the integrity of a consignment by generating an electronic-geometric security seal using laser scanning |
| CN110702043A (en) * | 2019-10-24 | 2020-01-17 | 长春工程学院 | Power transformer winding deformation fault detection method |
| CN110702043B (en) * | 2019-10-24 | 2021-05-11 | 长春工程学院 | Power transformer winding deformation fault detection method |
| CN114295048A (en) * | 2021-12-21 | 2022-04-08 | 北京紫微宇通科技有限公司 | Spacecraft structure digital detection method based on laser scanner |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oreni et al. | Survey turned into HBIM: the restoration and the work involved concerning the Basilica di Collemaggio after the earthquake (L'Aquila) | |
| Fassi et al. | Comparison between laser scanning and automated 3d modelling techniques to reconstruct complex and extensive cultural heritage areas | |
| Bonali et al. | Deformation of Ancient Buildings inferred by Terrestrial Laser Scanning methodology: the Cantalovo church case study (Northern I taly) | |
| Suchocki et al. | An example of harnessing Terrestrial Laser Scanner for remote sensing of saturation of chosen building materials | |
| De Marco et al. | Management of mesh features in 3D reality-based polygonal models to support non-invasive structural diagnosis and emergency analysis in the context of earthquake heritage in Italy | |
| CN109990703A (en) | A kind of size detecting method and system of prefabricated components | |
| Peteler et al. | Analyzing the evolution of deterioration patterns: A first step of an image-based approach for comparing multitemporal data sets | |
| Li et al. | Damage detection for historical architectures based on TLS intensity data | |
| CN113362461A (en) | Point cloud matching method and system based on semantic segmentation and scanning terminal | |
| RU2575803C1 (en) | Method of laser 3d scanning for prompt determination of level of deformity of panel structure | |
| 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 | |
| RU2572060C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative detection of panel structure deformation degree | |
| Birk et al. | Dating wall constructions from brick sizes in the flooded basement of a ww-ii submarine bunker for the digitization of cultural heritage | |
| RU2572055C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
| Scaioni et al. | High-resolution texturing of building facades with thermal images | |
| RU2572054C1 (en) | Method of laser 3d scanning of operative definition of deformation degree of structure having complex structural shape | |
| JP2020024094A (en) | Measurement method and measurement system for finished shape of structure | |
| Majid et al. | The Digital Documentations of Historical Charcoal Chamber Monument Using LiDAR Technology | |
| Altuntas et al. | Surveying and documentation of detailed historical heritage by laser scanning | |
| CN108829981A (en) | Component detecting analytic system and method in engineering-built based on nondestructive inspection | |
| Israel et al. | Use of 3D laser scanning for flatness and volumetric analysis of mortar in facades | |
| Majid et al. | Three-dimensional recording of bastion middleburg monument using terrestrial laser scanner | |
| JP6530685B2 (en) | Object detection apparatus, object detection system, object detection method and object detection program | |
| TW201633257A (en) | Virtual positioning plate and building inspection method applying the virtual positioning plate |