(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211127011.7 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 长沙理工大 学 地址 410114 湖南省长 沙市 （天心区） 万家 丽南路二段96 0号 (72)发明人 韩伟威　吕毅刚　王忠辉　邹朝胜　 张靖航　乔杰　田攀攀　徐广　 王翠　李星　何贤良　潘贝　曹操　 (74)专利代理 机构 长沙楚为知识产权代理事务 所(普通合伙) 43217 专利代理师 李大为 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01)G06Q 10/06(2012.01) (54)发明名称 一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量 监测方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种基于BIM和3D激光扫描的钢 箱拱肋质量监测方法， 包括以下步骤： 根据各拱 肋预拼装构件的图纸和参数信息分别构建第一 BIM三维模型； 对各拱肋预拼装构件进行扫描分 别构建第一点云模型； 将第一BIM三维模型与第 一点云模型进行一次拟合， 判断拱肋预拼装构 件 质量是否达标； 对各拱肋预拼装构件的第一BIM 三维模型进行空间操作， 得到的拱肋节段的第二 BIM三维模型； 并对实际拼装后的拱肋节段进行 扫描， 得到拱肋节段的第二点云模型； 将第二点 云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合， 并实 时对比拱肋节段的坐标偏差以监测拱肋节段的 偏离情况。 本发 明解决了 现有钢箱系杆拱桥中各 拱肋预拼装构件以及拼接后所形成的拱肋精度 控制低、 质量信息化管控困难的问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 CN 115525945 A 2022.12.27 CN 115525945 A 1.一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量 监测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据各拱肋预拼装构件的图纸信息和参数信息构建各拱肋预拼装构件的第一BIM 三维模型； S2、 对各拱肋预拼装构件进行3D激光扫描， 构建各 拱肋预拼装构件的第一 点云模型； S3、 将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合， 并判断所 述拱肋预拼装构件质量是否 达标； S4、 对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作， 得到的拱肋节段的第二 BIM三维模型； S5、 确认现场测站点位置， 进行各拱肋预拼装构件之间的安装与焊接， 并对拼装后的拱 肋节段进行3D激光扫描， 得到所述拱肋节段的第二 点云模型； S6、 将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合， 并实时对比所 述拱肋节段的坐标偏差以监测所述拱肋节段的偏离情况。 2.根据权利要求1所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述 步骤S3具体包括以下步骤： S31、 将各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型与第一点云模型进行一次拟合， 分别获 得所述第一BIM三维模型和所述第一 点云模型表面各个对应点的三维坐标； S32、 根据所述第一BIM三维模型和所述第一点云模型表面各对应点的三维坐标得到所 述第一BIM三维模型和所述第一 点云模型表面各对应点的三维坐标差值； S33、 根据 所述三维坐标差值判断所述拱肋预拼装构件质量是否达标； 若所述三维坐标 差值小于第一标准值， 则判断所述拱肋预拼装构件质量达标； 否则， 重新对所述拱肋预拼装 构件进行纠偏。 3.根据权利要求2所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述判断拱肋预拼装构件质量达标的步骤之后， 包括： 根据所述拱肋预拼装构件的第一点云模型中各对应点的数据更新所述拱肋预拼装构 件的第一BIM三维模型。 4.根据权利要求2所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述 三维坐标差值 为所述拱肋预拼装构件的制作误差 。 5.根据权利要求4所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述步骤S4中对各拱肋预拼装构件的第一BIM三维模型进行空间操作具体为依次实 现对各拱肋预拼装构件之间的预拼装。 6.根据权利要求5所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三 维模型进 行二次拟合的步骤之前， 包括： 在所述拱肋节段的第二 点云模型 上设置若干控制点。 7.根据权利要求6所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述 步骤S6具体包括以下步骤： S61、 将所述拱肋节段的第二点云模型与第二BIM三维模型进行二次拟合， 通过识取各 控制点拟合所述拱肋节段的第二 点云模型与第二BIM三维模型的拱肋轴线； S62、 通过实时比对第二点云模型中各控制点以及第二BIM三维模型中与各控制点相对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115525945 A 2应的坐标点之间的坐标偏差， 判断所述拱肋节段线形 是否偏离； S63、 若所述坐标偏差小于所述第二标准值， 则判断所述拱肋节段线形未发生偏离， 并 根据所述拱肋节段的第二点云模 型中各控制点的数据实时更新所述拱肋节段的第二BIM三 维模型， 并导出 下一段拱肋节段的坐标 数据； S64、 若所述坐标偏差大于所述第二标准值， 则判断所述拱肋节段线形发生偏离， 并根 据所述坐标偏差进行 拱肋节段线形纠偏。 8.根据权利要求1所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述 步骤S6之后， 包括： 对拼装后的所述拱肋节段进行偏离精度验证。 9.根据权利要求7所述的一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测方法， 其特征 在于， 所述第一标准 值和所述第二标准 值均为2m m。 10.一种基于BIM和3D激光扫描的钢箱拱肋质量监测系统， 其特征在于， 包括存储单元 和处理单元， 所述存储单元中存储可在所述处理单元上运行 的计算机程序； 所述处理单元 执行所述计算机程序时实现如权利要求1 ‑9所述的一种基于BIM和 3D激光扫描的钢箱拱肋 质量监测方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115525945 A 3