基于特征点的钢桁梁桥桁段虚拟拼装方法研究

针对山区钢桁梁桥1+1预拼装对场地要求高、工序资源消耗大的问题,提出基于特征点的钢桁梁桥桁段虚拟拼装方法。该虚拟拼装方法主要通过多尺度三维激光扫描技术进行桁段逆向模型构建、基于聚类分割特征的逆向模型点云优化、基于迭代最近点算法的桁段拼装运算进行钢桁梁桁段虚拟拼装,以代替实体预拼装,减少施工工序。为验证该虚拟拼装方法的可行性及准确性,以某山区特大铁路悬索桥为背景进行钢桁梁桁段缩尺模型试验。结果表明:该虚拟拼装方法可以筛选出相邻桁段中偏差较大的螺栓孔,在最大程度上保证螺栓孔拼装的合格率,避免因为某些螺栓孔偏差较大影响全局的拼装精度,验证了该虚拟拼装方法的可行性及准确性。

铝模板虚拟拼装技术应用的研究及探索

文章介绍了利用BIM技术、光学扫描技术和三维重构技术等对铝模板信息化数据进行提取应用,可以实现铝模板的虚拟预拼装,达到免人工实物拼装的效果,可为铝模板企业缩减工人数量和用工成本、减少土地投资、加快铝模板周转周期和资金占用周期,从而提高铝模板厂的市场竞争力,并促进铝模板行业的数字化转型发展和企业智能化工厂的开展。

钢结构在虚拟拼装环境下碰撞检测的研究与应用

针对虚拟预拼装时钢结构构件在拼装后可能存在的碰撞问题,基于包围盒算法和空间三角形相交检测算法,编制了碰撞检测程序,有效地解决了这一问题。并通过两个实例验证虚拟拼装环境下碰撞检测程序的可行性与效果。结果表明:按所提方法,虚拟拼装环境下碰撞检测具有较好的可行性,适用于实际工程。

基于PCL的钢箱节段虚拟预拼装技术

针对目前工程应用中的虚拟预拼装技术存在主观性强、自动化程度低、数据处理过程较为复杂等缺点,首次提出将PCL应用于基于点云数据的钢箱节段虚拟预拼装技术。首先根据钢箱节段截面特征设计一套由面到线、由线到点的控制点提取方法;然后基于PCL中的高效点云处理算法对待拼装截面初始点云数据进行预处理、控制点提取及匹配,输出拼装误差结果;最后将虚拟预拼装技术中使用到的算法串联成群,形成一套完整的钢箱节段虚拟预拼装程序,实现从数据输入到结果输出。将提出的虚拟预拼装技术应用于某钢箱结构桥梁相邻节段,并将计算所得最大拼装误差1.22 mm与规范规定误差进行对比分析,说明基于PCL的虚拟预拼装技术可以有效完成钢箱节段的预拼装工作,具有结果准确、自动化程度高等优点;吊装有应力状态下的节段控制点竖向位移处于0.08~0.14 mm范围内,结果表明工厂扫描得到的控制点坐标可用于指导实际工程拼装。

基于超体素的大型桥梁钢构件虚拟拼装

桥梁钢构件虚拟预拼装工序存在费时、占地较大、成本较高等问题。研究基于超体素分割与区域生长算法,提出一种自动化桥梁钢构件虚拟预拼装技术,实现对构件点云特征面精准分割。该方案考虑到纵梁与横梁构件特殊的几何形态,利用奇异值分解算法、随机一致性拟合算法及空间几何原理自动提取拼接所需特征点,有效解决了传统点云拼接控制点在人工选取时主观性较大、精度难以控制等问题。同时提出了阈值法与设计值辅助线法,在构件扫描点云质量缺失的情况下亦实现精确拼装。实际工程应用结果显示拼装后平均误差为0.62 mm,最大误差仅为1.32 mm,夹角误差最大为0.139°,方案的精度控制合理、适用性强。基于研究成果在Cloud Compare平台上研发了一组算法插件,进一步实现拼接工序的自动化与规范化。研究成果可为桥梁钢虚拟预拼装及同类型工程项目提供理论和算法支撑,具备较好的生产应用价值。

基于点云的预制节段梁成品检测及虚拟预拼装技术研究及应用

交通强国目标促进着桥梁建造技术的发展,预制节段梁作为新型桥梁建造技术日趋成熟。在采用短线法进行节段梁预制、安装的过程中小误差易被累计放大,影响成桥线型。对此,以黄茅海跨海通道混凝土节段梁为研究对象,采用“理论+实例”的思路,系统地研究了基于点云的预制节段梁成品检测及虚拟预拼装的成套解决方案,即通过三维激光扫描仪快速获取节段梁的外形轮廓尺寸,研究随机抽样一致算法(RANSAC)对各切片进行自动化边界拟合及角点位置提取实现成品检测;采用普氏分析法(PA)和迭代最近点法(ICP)相结合的方法进行虚拟预拼装技术研究。结果表明:通过点云技术可实现节段梁成品外观尺寸的检测,准确高效;虚拟预拼装技术可有效控制节段梁相邻节段的匹配误差,保证成桥线型提高预制节段梁的质量。

钢结构虚拟预拼装技术在钢管混凝土柱复杂节点制作的运用

由于钢管混凝土柱结构具备高度的承载力、出色的塑性和韧性、卓越的抗震能力以及能够降低材料成本等多项优势,因此在高层建筑和大型建筑项目中得到了广泛的应用。对于那些拥有复杂节点的钢制结构来说,采用虚拟预拼装的方法是一个非常关键的步骤,它可以迅速地检测出不达标的部件。虚拟预拼装在有效节省成本的同时,也显著降低了操作的复杂性和安装过程中的风险。本研究探讨了将虚拟预拼装技术用于制造具有复杂节点的钢管混凝土柱的可能性。

螺栓连接的桥梁钢构件虚拟预拼装技术

大型桥梁钢构件特别是高强螺栓连接的钢构件试拼装是制造厂生产必不可少的工序,为了取代传统的厂内实体拼装,提出了基于螺栓连接桥梁构件的虚拟预拼装步骤和方法,介绍了特征数据测量方法、模型建立,适用于钢桁梁复杂构件多面拼接的算法。该技术在沪通长江大桥非通航孔桥钢结构制造厂采用先进的激光跟踪测试系统进行测试试验,运用预拼装软件实现了复杂的钢桁梁制造误差分析、拼接误差分析,将可以取代桥梁厂内试装工作。

虚拟预拼装技术在钢桁梁中的应用研究

以钢桁梁为实施对象,分析虚拟预拼装的基本原理,设计虚拟拼装流程,研究理论模型创建、实测点选择、测量精度和温度影响等关键要素,搭建包括精度管理和拼装管理两大模块的虚拟预拼装系统。以某实际桥梁工程平面预拼装为基准,采用虚拟预拼装技术进行对比分析,两者结果吻合较好,表明虚拟预拼装技术的可行性和准确性,为钢桁梁虚拟预拼装技术的应用和推广提供有益参考。

钢结构虚拟预拼装技术

从钢结构预拼装的基本概念入手,全面介绍了虚拟预拼装的原理、主要内容、应用方法、技术准备、验收标准、适用范围及成功案例。给出了预拼装与虚拟预拼装方法选择的初步建议,对钢结构工程施工验收新规范报批稿提出了补充完善建议,初步辨析了实体预拼装与虚拟预拼装的优劣性,指出了虚拟预拼装仍存在的不足,展望了未来的研究发展方向。

基于点云数据的大型复杂箱梁智能虚拟预拼装技术

为解决桥梁建造过程中,实体预拼装场地占用过大和施工周期过长的问题,基于点云技术,提出一种大型复杂箱梁的智能虚拟预拼装方法。通过对箱梁连接方式进行分析,建立虚拟预拼装的技术框架和虚拟预拼装流程。考虑到箱梁节段加工的质量精度,开发基于特征平面的梁轴线方向向量提取算法。本研究还对点云数据匹配方法进行了分析,并根据先验知识降低其计算复杂度。以江西省丰城市紫云大桥为工程背景,对本虚拟预拼装技术进行验证。研究结果表明:本虚拟预拼装方法具备自动化程度高,且不依赖于三维模型,并能有效指导相邻钢箱梁对接截面的错位修正,提高施工效率,为类似结构的数字化建造提供理论支撑和技术参考。

重型钢构件虚拟预拼装技术研究

为避免实体预拼装存在的缺点,对大型复杂钢构件虚拟预拼装技术进行了研究。通过应用软件和设备在虚拟环境中对实体预拼装过程进行模拟,节省了复杂的实体预拼装过程所花费的时间和经济成本,提高了对构件拼装误差的控制精度,具有良好的应用前景。

基于底面特征匹配的钢结构桥梁虚拟预拼装

在基于三维激光扫描点云数据的钢结构数字虚拟预拼装中,现有方法大多数均为基于点特征匹配的方式,该方法存在自动化程度低、精度差且不能完全适用于钢结构桥梁预拼装的问题。为此,本文提出了一种基于底面特征匹配的方式,以实现钢结构桥梁的数字化虚拟预拼装。该方法首先提取两拼装构件的底面特征,然后基于提取的底面特征实现两构件的数字化虚拟预拼装。采用两相邻点云构件对所提方法进行实验验证,结果表明,所提方法能有效实现钢结构桥梁构件的虚拟预拼装,具有较高拼接精度,且人工干预少、自动化程度高。所提方法对大型钢结构桥梁的数字化虚拟预拼装具有一定的借鉴作用。

基于EMD的混凝土箱梁虚拟预拼装质量评估方法

针对混凝土箱梁桥上部结构虚拟预拼装时,无法系统量化评估虚拟预拼装质量的技术难题,提出一种基于EMD(earth mover’s distance,推土距离,也被称作Wasserstein距离)的混凝土组合箱梁虚拟预拼装质量评估方法。该方法借助统计概率分布的形式描述基于规范衍生的质量评估分项,全面反映各分项在混凝土构件相关区域的质量状态;通过赋予组合权重系数形成对预拼装方案整体的质量评估值,最终形成对不同拼装方案的量化评估。该方法在计算机虚拟平台中可为实现拼装方案的自动优化提供量化参考标准,对信息化和自动化施工具有一定指导意义和实用价值。

槽系组合夹具计算机辅助拼装系统的研究

从目前中国生产和使用的组合夹具大多是槽系组合夹具的现状出发,制定了槽系组合夹具计算机辅助拼装系统的实施方案并编制了软件。论述了构成系统的各主要模块的功能、系统的工作流程以及实现组合夹具计算机辅助拼装系统实用化、商品化所需要解决的主要技术问题。

BIM技术在大节段钢桁梁拼装中的应用

以沪通长江大桥主航道桥大节段钢桁梁厂内预拼为依托,结合传统工艺,探索BIM技术在大节段钢桁梁焊接数据管理、虚拟拼装等方面的应用,旨在提高钢桁梁制造质量、大节段钢桁梁预拼精度等。

钢结构预拼装成本控制数学模型分析

钢结构预拼装是检测构件加工精度及保证结构在现场顺利安装的主要技术手段,它的实现方式主要有实体预拼装和虚拟预拼装两种。为更加有效地管控项目成本,通过建立成本控制数学模型来分析钢结构虚拟预拼装技术及钢结构实体预拼装技术在北京新机场项目中的应用,分别从钢结构预拼装技术比对、两种预拼装方案之间的成本影响因素、实际项目数据佐证、效益分析等几个方面对预拼装成本进行系统阐述。通过成本分析模型,优选拼装方案;通过对主要因子控制,进而达到更好的成本控制。

柔性工装在导管数字化制造中的应用

针对航空发动机外部管路制造中利用样机排管,依靠型架成型与焊接的现状,在分析现有各种管类零件特征的基础上,设计了柔性工装标准模块,探索出一套依托导管三维模型提前组合拼装导管焊接定位工装,提高导管的制造精度,实现无样机排管,使导管研制与其他部件研制并行,降低工装费用,有效缩短发动机外部管路研制周期。

大跨度钢桁梁桥智能建造技术应用的可行性研究

大跨度钢桁梁桥的构件制造及拼装复杂,采用场内预制组装仍需消耗大量的人力、财力及工期。因此,本文采用BIM桥梁建模、三维激光扫描和虚拟预拼装技术,进行了基于BIM技术的施工方案模拟的可行性研究和基于BIM技术与三维激光扫描方法结合的构件加工质量检测研究,并在此基础上进行了基于BIM技术与三维激光扫描方法结合的虚拟拼装技术研究,探索了大跨度钢桁梁桥智能建造技术应用于指导工程实施的可行性。

浅谈山区钢桁梁悬索桥智能建造施工技术

依托贵阳经金沙至古蔺高速公路控制性工程金烽乌江大桥,对施工过程中采用的数字化建造技术、钢桁梁虚拟拼装技术等要点进行探讨,同时总结施工过程中项目重难点解决措施、项目管理创新点等,确保项目又好又快地完成目标任务。