近年來海洋工程裝備制造發(fā)展迅速,滑道資源幾乎枯竭,而非滑道建造備受重視。由于地基承載力的限制,非滑道建造過程需要對海洋油氣平臺進行模塊化分割,分模塊建造后的對接精度成為其中的關鍵問題之一。本文對基于三維激光掃描儀的對接精度監(jiān)測方法進行研究,主要內容如下:(1)本文針對鋼結構模塊對接與框架式結構分層建造對接的關鍵技術標準進行研究,并分析不同類型連接方式的特點,設計不同截面類型梁柱構件的特征提取方案。(2)對地面三維激光掃描儀的原理與數據獲取誤差因素進行分析,分析三維激光掃描儀檢校方法,指導鋼結構點云的獲取。(3)對分測站點云進行基于標靶的配準平差以及誤差分析,研究基于屬性信息的標靶中心坐標提取方法;研究基于統(tǒng)計濾波與半徑濾波的點云降噪處理方法,以及使用體素柵格下采樣對點云進行精簡的算法。(4)鋼結構點云數據處理算法與特征提取方法研究,包括:基于K鄰域的點云法線估計、基于法線特征提取平面與圓柱算法、聚類分割算法,以及基于關鍵特征的點云與設計模型對齊方法。并對鋼結構立柱垂直度、撓度以及關鍵尺寸信息的提取方法進行研究。(5)基于設計模型的鋼結構端口特征自動提取算法研究與對接匹配算法研究。通過設計模型確定端口域,提取域內點云,并聚類分割端口特征,通過特征的擬合與相交求解特征點;將對接端口點云投影至二維平面,使用ICP算法進行待對接端口的整體匹配以求解對接的較優(yōu)位置,并與單一端口的匹配對比,分析對接偏差。(6)選擇CloudCompare軟件作為二次開發(fā)平臺,實現拼接、降噪與下采樣、特征自動提取與誤差分析的功能以及對接結構端口點云自動匹配功能,設計后臺數據庫。并且通過鋼結構模塊Slug Catcher進行實例仿真,對系統(tǒng)功能進行驗證。通過基于三維激光掃描的鋼結構對接技術進行研究,完成了關鍵算法的研究與軟件開發(fā)工作,實現了鋼結構模塊建造過程中數據處理功能,提高了鋼結構對接監(jiān)測的效率與精度。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P75;TE95
【部分圖文】：

柱和甲板片進行矯正，直到安裝精度滿足技術要求位置，工作量較大且成本較高。??圖１－１鋼結構模塊?圖１－２框架式鋼結構??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｕｌｅ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１??

需要通過吊車對甲板片的安裝誤差和位置進行調整，嚴重時需要對立??柱和甲板片進行矯正，直到安裝精度滿足技術要求位置，工作量較大且成本較高。??圖１－１鋼結構模塊?圖１－２框架式鋼結構??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｕｌｅ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１??

框架式鋼結構的整體安裝通常需要提升至拼裝平臺上部一段距離，再對提升??器進行微調，以確�？蚣芙Y構物的各個桁架接頭與連接結構物的預埋端口對齊，??而后進行各個連接端口的焊接或螺栓連接，如圖２－１所示。??戀■爛??（ａ）框架結構整體提升?（ｂ）對接接口??圖２－１框架鋼結構對接安裝Ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ??大型框架式結構物通常具有較多的接口，所以直接提升后進行安裝難度較大，??而使用三維激光掃描獲取結構物數據之后可以對端口數據進行提取，對鋼結構對??接的偏移量進行評價，并依照點云數據對關鍵構件的尺寸與變形等信息進行分析，??避免反復吊裝造成效率低下的問題。此外，框架式鋼結構物的橫向或縱向端口多??９??
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本文編號：2869330