Integration system research and development for three-dimensional laser scanning information visualization in goaf

An integration processing system of three-dimensional laser scanning information visualization in goaf was developed. It is provided with multiple functions, such as laser scanning information management for goaf, cloud data de-noising optimization, construction, display and operation of three-dimensional model, model editing, profile generation, calculation of goaf volume and roof area, Boolean calculation among models and interaction with the third party soft ware. Concerning this system with a concise interface, plentiful data input/output interfaces, it is featured with high integration, simple and convenient operations of applications. According to practice, in addition to being well-adapted, this system is favorably reliable and stable.

基于激光扫描技术的不规则构筑物建模应用

三维激光扫描技术能够快速获取海量高精度三维点云,在复杂不规则构筑物模型重建应用方面具有优势。文章以广东某校标志雕塑为研究对象,从前期准备、外业数据采集、点云数据处理和三维模型重建方面进行研究。结果表明,采用三维激光扫描技术对不规则构筑物进行扫描,能够快速获取完整的构筑物表面点云,重建的模型能够很好地展示真实结构的特征,为城市的不规则构筑物模型重建提供参考。

三维激光扫描技术在地下人防工程中的应用

城市地下人防工程关乎国家安全,为掌握地下人防的分布、面积等情况,获取高质量、高时效的城市地下空间三维数据是至关重要的一步。该文首先根据地下人防特点布设统一控制网,将地上基准引到地下,再使用三维激光扫描技术获取地下人防空间初始点云数据,针对地下空间特征重复性高的特点,对数据进行分块处理,得到精细三维点云,并将结果分别导入AutoCAD和Autodesk Revit数据处理软件,基于点云数据分别生成测区平面图和建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM),用于竣工交付和数据存档,并为地下人防工程的全周期管理做准备,具有实际意义和参考价值。

基于点云逆向建模的历史建筑数字化复原技术研究

历史建筑数字化复原有助于建筑历史和文脉的研究,为建筑保护和修缮提供重要参考依据。本文以上海徐汇区的1座历史保护建筑为对象,研究点云逆向建模技术在历史建筑保护中的应用。使用Leica RTC 360三维激光扫描仪和高清数码相机获取建筑高精度的点云数据和纹理数据,经过数据预处理、部件化建模,构建精细的现状三维数字模型,并结合有关资料,对模型进行修改,复原80年前建筑的原始风貌。

手持式激光扫描系统及其应用

产品的数字化是实施逆向工程中首要而关键的一步,数据采集的效率和质量直接影响着后续逆向工程内容的展开。手持式激光扫描系统因为具有便携性和自定位功能而带来更广泛的应用。介绍了手持式激光扫描系统的组成与应用特点,结合两个典型的汽车零件实例,详细分析了该系统采集点云数据的方法。

自由曲面扫描线测量点云数据处理技术

采用测量点云数据进行自由曲面的重构是逆向工程的关键技术之一,自由曲面重构的精度很大程度取决于点云数据处理技术。论文根据自由曲面测量点云数据比较普遍采用的数据组织方式——扫描线点云数据的特点,详细阐述了包括异常点去除、数据拼接与统一、平滑与滤波、数据精简等点云数据的处理技术,提出了自由曲面扫描线点云数据的高精度和自动化处理方法与流程。实例表明,经过自动处理的点云数据能够充分满足后续曲面重构建模的需要,并能为建模提供可靠的数据保障。

激光扫描点云数据预处理技术研究

激光扫描系统得到的点云数据,密度大,包含有大量的冗余数据。针对这种数据的特点,对切片上的点云数据,提出了给定误差下的最小二乘非均匀B样条拟合法压缩点云数据的方法;对切片数目的精简,提出了累加弦长,并等分弦长,然后反算等分点在总弦长的位置来精简切片数目的方法。通过实例验证表明,该方法对点云数据处理的灵活性和适应性都较好,能够满足曲线和曲面重构的要求。

激光测量的自由曲面点云数据处理方法

介绍了基于VIVID910三维激光扫描仪在零部件上获取自由曲面点云数据的方法。针对点云数据中所存在的影响模型重构精度的各种因素,详细论述了无用杂点删除、多视点云对齐、数据点云合成、点云数据编辑、数据点云精简及数据点云平滑等预处理方法。实例表明,经过处理的点云数据有利于后续的曲线、曲面重构及模型重构。

栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究

通过研究激光线扫描测量原理以及测量数据类型 ,提出一种有效的数据点平滑处理技术和复杂曲面建模方法 该方法包括三个步骤 :首先对测量点数据平滑处理 ;然后进行特征线提取 ,并以特征线为基础对曲面进行分割 ;最后 ,在每块测量点数据上进行以NURBS为基础的曲面构造 ,并将各曲面进行拼接、裁剪 。

基于激光三维扫描的数据采集技术在模型黄河数字化河床试验中的应用

激光三维扫描和三维地质建模技术的应用能够使工程地质体表面的变形、沉降、扭转、位移等勘察工作变得更加高效、快速和经济.介绍了逆向工程的基本思想,探讨了逆向工程在数字化河床试验中的应用模式,阐述了激光三维扫描技术的发展现状、工作原理和技术特点,在此基础上讨论了河床数据的采集方法,描述了数据有效性诊断、数据拼合和曲面建立的算法过程.研究认为,激光三维扫描数据采集技术能够全面、有效地获得模型河床的表面数据和曲面建立,为下一步建模工作打下良好的基础,而且该技术在工程勘察领域的发展前景较为广阔.

点云数据重构三维网格形状的新算法

在分析现有重构方法局限性的基础上,提出了一种基于神经网络的点云数据重构三维网格形状的新算法。首先对点云数据平滑处理;然后进行特征线提取,并以特征线为基础对曲面进行分割。该方法能直接从神经网络的权值矩阵得到曲线的控制顶点/曲面的控制网格,通过神经网络的权值约束实现曲线段/曲面片之间的光滑拼接。能显著提高逼近网格的品质,从而实现了点云数据的精确曲面重构,实际的算例结果表明该方法实用可靠。

基于三维激光扫描的房屋尺寸质量智能化检测方法

基于三维激光扫描技术,提出了一种智能化、全流程的房屋尺寸质量检测方法,包括点云数据配准、点云数据轻量化、房屋逆向建模及尺寸质量检测。通过点云数据映射全景图、基于YOLO v5神经网络模型的标靶纸目标检测以及基于模板匹配方法的标靶中心估计等步骤,可实现多站点云数据之间的自动配准;通过可分解图滤波算法进行点云数据重采样,实现数据轻量化并提高运行速度;针对房屋整体点云数据,提出了集点云数据分割、表面重建、尺寸质量检测于一体的综合算法。结果表明:基于标靶纸的点云配准方法能够自动完成各站点云数据的配准,得到完整房屋点云数据;点云数据分割技术能够分离不同墙面、楼板底面和顶面的点云数据;表面重建算法能够生成房屋的实体模型;尺寸质量检测技术能够自动计算出表面的平整度和垂直度;提出的房屋尺寸质量检测方法全面、可行,且能够适用不同的户型,研究成果以期替代人工测量完成房屋的平整度与垂直度的检测。

基于实物逆向工程技术的装备零件设计方法

介绍逆向工程技术在引进装备技术国产化过程中的重要作用。结合零件逆向工程实例,讨论应用实物逆向工程技术进行装备零件设计的关键技术与实现方法,包括三维数字化技术、三维数据处理技术和三维模型重构技术。结果表明,基于实物逆向工程技术进行引进装备零件设计,能有效提高引进装备技术国产化率。

类螺旋特征测点数据的闭曲面建模方法研究

复杂曲面及海量点云测量数据的曲面建模已成为通用CAD/CAM软件的重要功能;然而,对于复杂的闭曲面建模方法,仍然存在许多技术上的难题,至今尚未能很好的解决,比如,基于海量的测量数据,如何进行闭曲面特征点识别,如何进行区域分割与处理,这一切都使得闭曲面建模过程中很难采用已经成熟的自由曲面建模技术和方法。通过研究异步仿形测量原理以及测量数据类型,针对鞋楦测量形成的空间螺旋线数据特征,提出一种闭曲面建模方法。该方法包括如下步骤:首先对测量点数据处理;并以特征螺旋线数据为基础对曲面进行三角分割;最后,以三角Bezier曲面为基础进行曲面构造,并将各曲面进行拼接、裁剪,形成完整的曲面。采用本文方法对鞋楦测量数据的建模实例说明,该方法能够有效地对具有空间螺旋线数据特征的闭曲面进行数据处理、曲面重构,提高了产品建模效率。

汽车外表面模型测量数据处理及曲面建模

介绍了车身外形曲面逆向工程的方法,对光学扫描测量得到的点云数据建立了滤波、平滑和去除冗余的自动处理方法,用NURBS自由曲面模型实现了车身曲面重建。这些方法提高了扫描点云数据的处理精度和曲面建模的效率。

基于逆向工程的三维激光扫描点云数据滤波方法

传统方法仅剔除原始点云边缘点,内部离散点数量过大,导致滤波处理后的点云保留点精确率较差。为此,提出基于逆向工程的三维激光扫描点云数据滤波方法。利用逆向工程技术,构建非均匀网格,精简原始点云数据,采用KD-Tree邻域搜索算法,选取点云数据最优滤波邻域,根据邻域特征信息计算局部收敛点,使噪声点漂移到局部模式点位置,通过滤波器迭代更新噪声点,直至局部模式点不会产生新的噪声。进行对比实验,三维激光扫描橄榄树点云数据,三组实验分别去除原始点云中残缺叶片和冠层边缘的噪声点,结果表明,此次方法提高了保留点精确率,点云数据的滤波品质要优于传统方法。

反求工程中基于曲面特性的离散数据优化方法

在反求工程中,对数字化测量仪输出的"点云"数据进行处理是关键内容,其中"点云"数据的优化是进行后续曲面建模的前提,采用有效的优化方法得到的数据能够有利于曲面建模.在数据优化过程中,根据三角剖分生成的三角面片所显示的曲面特征,建立曲面曲率和扭曲量与采样密度的对应关系,对测量点进行重采样优化,从而选择更有利于曲面建模的点,压缩数据量,提高曲面建模的准确度和效率.

基于高精准三维模型的土石坝整体变形监测研究

本文通过基于球面投影大坝三维表面构建算法构建土石坝表面模型,重建土石坝精确三维表面模型,将第一期数据作为参考数据,利用不同时期采集的点云数据与参考模型进行对比分析来获取大坝变形信息。通过试验验证了本文方法的可行性和实用性。

基于3D激光扫描的钢桥塔节段虚拟装配方法

针对桥梁预制钢构件在预装配工序缺乏数字化检测手段,以及缺少控制整体装配误差的技术方法等问题,提出一种基于3D激光扫描的钢桥塔节段虚拟装配方法。该方法首先针对大尺寸钢桥塔节段提出基于标靶拼接的部分特征点云扫描方案,获取其点云数据并进行逆向建模;然后以钢桥塔节段装配面形心重合和扭转偏差最小化为原则,通过对节段关键点的制导完成钢桥塔虚拟装配;最后对影响装配精度的节段制作误差和相邻节段的断面吻合度进行定量分析。为验证该方法的可行性,以某独塔斜拉桥的钢桥塔预装配施工为背景,基于虚拟装配结果预估了该钢桥塔的可能整体装配误差,并通过调整节段装配坐标对钢桥塔整体装配误差进行了有效控制。实际工程应用结果表明:该虚拟装配方法可对钢桥塔节段的加工与装配误差进行检测,可预估钢桥塔实际可能出现的整体装配误差;通过调整节段定位参数可实现对钢桥塔整体装配误差的有效调控。

基于逆向工程的飞机曲面重建方法研究

介绍了逆向工程的基本知识,飞机曲面数据采集的一般流程;提出了点云数据预处理算法实现,包括点云滤波算法、点云数据精简算法和基于奇异值分解法的多视点云拼接算法,通过对数据的预处理,大部分数据噪声得以消除,数据量进一步简化,多视点云数据实现空间配准;研究了飞机曲面重建的数据处理流程,对飞机机体进行若干分区,按照点、线、面的建模处理流程对每个区进行独立建模;最后以Catia逆向建模模块对某型样机点云数据处理流程为例,详细探讨了飞机曲面重建的流程,精度验证等方法实现,实践证明,论文介绍的算法和处理方法切实有效,建模数据准确可靠。