隨著黨和政府以及城市居民對文明施工和環(huán)境影響的日益重視，降低市政工程施工對日常生活影響的需求越來越強，快速施工、綠色施工成為當前城市橋梁建設面臨的迫切需求。

裝配式橋梁具有“ 工廠化、預制化、裝配化”的特性，生產(chǎn)標準化程度高、現(xiàn)場安裝快速便捷、可減少對周圍環(huán)境和道路交通的影響、工程質(zhì)量易保障，更符合節(jié)能減排、低碳環(huán)保的施工工藝要求，成為橋梁建設發(fā)展的必然趨勢。而其中，裝配式鋼板組合梁作為一種新興的預制裝配式橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，可充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料強度大、適合工業(yè)生產(chǎn)、便于運輸、安裝速度快等顯著的優(yōu)點，在橋梁建設中被廣泛接納和采用。

裝配式鋼板預制梁在設計完成之后交由工廠加工，一般由鋼板構(gòu)件焊接加工而成。在一座橋梁的建設中一般會用到橫梁、縱梁、挑臂等構(gòu)件，鋼板預制梁的加工精度將直接決定施工后的橋梁精度。而在預制梁完成現(xiàn)場安裝后，也需對安裝后的鋼梁進行整體檢測以判斷其整體線型是否符合橋梁設計要求。

本案例中，我們將介紹三維激光掃描技術(shù)在不同時期的檢測和預拼裝中的應用。

一、三維激光掃描技術(shù)簡介

三維激光掃描技術(shù)又稱“實景復制技術(shù)”，激光發(fā)射器通過發(fā)射激光直射棱鏡中心，棱鏡會在作業(yè)過程中高速旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了一個豎向的圓形掃描帶。在作業(yè)過程中機身會以與棱鏡中心點同軸的軸心作180°旋轉(zhuǎn)，從而形成水平方向的360°的掃描帶。棱鏡與機身同時協(xié)作即可將以掃描儀本身為中心的球形范圍內(nèi)的事物掃描形成點云數(shù)據(jù)。即用點陣的形式表示被掃描物體的表面，獲得與真實事物1：1的尺寸信息、灰度值、反射強度與每個點的三維坐標信息，開啟彩色掃描更可獲得被測物體表面的色彩與紋理等信息度。這種技術(shù)正被廣泛應用于工廠、建筑、測繪、文化遺產(chǎn)保護、船舶、司法鑒定、影視等各大領域。

二、使用三維激光掃描技術(shù)的檢測用途

（一）使用三維激光掃描技術(shù)檢測預制梁加工精度

三維掃描現(xiàn)場

3D檢測是一種數(shù)字化的尺寸檢測方式，我們通過三維掃描的方式，獲取橋鋼板預制梁的點云數(shù)據(jù)，將得到的數(shù)據(jù)與理論模型進行對比，可得到實際狀態(tài)相較于理論狀態(tài)的偏差值，這樣的檢測方式，具有十分高效、直觀的優(yōu)勢。

點云數(shù)據(jù)

（二）使用三維激光掃描技術(shù)檢測安裝后鋼梁線型

在獲得大橋鋼梁整體三維點云之后，在對下底板點云進行間隔提取之后可以計算得到鋼梁的拱度。

本案例中，滬敖的工程師使用天寶TrimbleX7三維激光掃描儀在工廠中對預制梁的加工精度進行檢測。三維掃描相較于傳統(tǒng)測繪方式的優(yōu)勢在于具有其非接觸性。三維激光掃描儀在整個數(shù)據(jù)采集過程中不需要接觸采集對象，在一定程度上確保作業(yè)人員安全施工，同時避免了因接觸給物件本體帶來的損壞。

而使用Trimble X7三維掃描儀較之于其他同類型設備而言的優(yōu)勢在于：

1、Trimble X7配備軍標平板電腦

Trimble X7配備了高防護等級的標準平板電腦

1.1、所見即所得

三維點云數(shù)據(jù)的采集、處理、三維可視化直接就可以在平板電腦上進行，“所見即所得”，如果有哪部分數(shù)據(jù)采集不理想，當時就可以發(fā)現(xiàn)問題，馬上進行二次掃描補救，避免了市面上其他三維掃描設備要到內(nèi)業(yè)處理環(huán)節(jié)才能看到點云數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題。

（現(xiàn)場即時、自動、高精度配準）

Trimble X7一邊掃描，一邊就可完成自動無目標配準和點云著色。系統(tǒng)對點云配準進行精化處理，詳細的配準報告含有測站誤差和一致性檢驗結(jié)果。

外業(yè)現(xiàn)場的無目標自動配準幫助我們將工作效率又提高了一個等級。我們不必再回到辦公室處理數(shù)據(jù)；我們不必再使用高性能的計算機并等待相當長的時間進行點云配準與著色。掃描完成后即可立即使用點云進行三維建模、繪圖等工作，真正地實現(xiàn)了即掃即用，當場即可獲取整體質(zhì)量報告，當場即可提交成果。

下圖是此前滬敖工程師的慘痛教訓,使用的是其他品牌的掃描儀，由于當時無法看到掃描數(shù)據(jù)，回公司后才發(fā)有部分缺失，但飛機已經(jīng)飛走不方便補救，只能后續(xù)額外再出場，耗時耗力。

1.2、Trimble X7配備的平板電腦自帶了Trimble Perspective軟件

現(xiàn)場勘測人員在平板上“指指點點”就可以完成現(xiàn)場掃描工作，對于如今習慣了使用觸摸設備、且沒有地理信息技術(shù)背景的人士十分友好，方便零基礎使用。

1.3、平板電腦軟件中自帶了標簽和注釋功能

如果現(xiàn)場有內(nèi)容需要記錄，那么我們DY時間就可以對該部分進行拍照并以文字描述注釋記錄，十分簡單便捷。此注釋在3D視圖和測站視圖中均可用，且注釋點坐標與點云模型坐標是一致的，為后續(xù)其他的數(shù)據(jù)應用方向提供便利。

2、數(shù)據(jù)采集能力強大

采集數(shù)據(jù)時，X7一分三十秒即可完成整平，掃描，注冊，五到六分鐘即可完成一個鋼梁構(gòu)件的數(shù)據(jù)采集，無需注冊，導出即可使用。

使用點云數(shù)據(jù)即可與設計模型對比，檢測構(gòu)件上任意一點偏差，并出具檢測報告（PDF格式）或測量相關尺寸。

（因本次數(shù)據(jù)不便展示，我們使用之前的已開放數(shù)據(jù)進行演示說明）

3、X7掃描設備的可靠性

3.1 Trimble X7使用超聲波液體馬達，保證了設備本身的密封性不受外界影響，更保證了設備的高穩(wěn)定性、高精度、高可靠性。

3.2 設備自動校準

天寶的自動校準功能是極其智能的，它會檢測環(huán)境溫度、光線、振動、儀器溫度和垂直速度各影響因素，以綜合優(yōu)化校準過程。自動校準可以有效補償溫差帶來的誤差，還可以校準運輸時的沖擊和振動帶來的偏差（這對于較強需要經(jīng)常出外業(yè)檢測的情況十分友好）。

三、展望

隨著國內(nèi)城市交通的大發(fā)展，預制裝配式橋梁也得到了快速發(fā)展，裝配式橋梁的快速施工，便于城市交通快速恢復，有利于城市建設發(fā)展。

裝配式橋梁建設方法適用于中小跨徑橋梁,相比現(xiàn)場澆筑工藝而言，橋梁的部分或全部構(gòu)件，通過在預制廠內(nèi)加工成型構(gòu)件后運輸至現(xiàn)場吊裝拼接，因此既保證了施工質(zhì)量，又提高了建設效率，解決了傳統(tǒng)橋梁施工中的諸多難題。

三維激光掃描技術(shù)的加入，為預制裝配式橋梁的應用提供了良好的精度保障，本案例中，客戶在預制階段就對鋼梁進行全方位的檢測以確保加工精度，減少不必要的物料浪費和避免運至現(xiàn)場出現(xiàn)無法安裝的問題。在安裝過程中，提取鋼梁安裝后的整體線型，控制安裝精度，保障工程質(zhì)量。

事實上，三維掃描除了以上二種應用以外，還可以對預制梁進行預拼裝（本案例客戶尚未使用，但相信在以后會有拓展應用）。

三維激光掃描在預拼裝中的應用

為保證鋼構(gòu)件的現(xiàn)場安裝精度，需在加工場地進行預裝配工作（特別是針對于首件產(chǎn)品）。在以往沒有很好解決方案的情況下，預裝配工作要由人工完成，工人需要在工作平臺中將鋼構(gòu)件吊至預先繪制好的區(qū)域，然后工人將需要相互配合的鋼構(gòu)件組裝在一起。其局限性在于預裝配所需施工人員多、人工預裝配耗時長、精確度不高、占用場地較大等問題。

三維掃描能準確反映被測預制梁的表面信息，在獲取點云數(shù)據(jù)后，除了可以檢測鋼構(gòu)件的制作誤差之外，還可以通過對節(jié)段數(shù)字模型的空間定位實現(xiàn)虛擬裝配。虛擬裝配的本質(zhì)是構(gòu)件裝配面的吻合。實際上，節(jié)段的制作誤差存在于XYZ三個方向，這些誤差的存在使得裝配面的角度和尺寸容易發(fā)生偏差。

采用３Ｄ比較方法進行節(jié)段模型與理論數(shù)據(jù)對比，可分析檢測節(jié)段的制作誤差，另一方面還可計算節(jié)段模型的形心點、軸線等幾何特征，以軸線位置和扭轉(zhuǎn)角度為控制參數(shù)對節(jié)段進行定位；分析相鄰節(jié)段的裝配誤差，不斷調(diào)整節(jié)段的空間姿態(tài)直至滿足裝配精度要求；ZH將節(jié)段的制作誤差和滿足裝配精度的控制點坐標反饋給加工、施工單位，為鋼構(gòu)件的實際生產(chǎn)和施工提供數(shù)據(jù)支持，ZZ實現(xiàn)節(jié)段定位參數(shù)的預先調(diào)控，提高實際裝配現(xiàn)場施工的效率和精度。

我國工廠化生產(chǎn)正在大踏步的發(fā)展，提高工廠的預制質(zhì)量，解決預制構(gòu)件之間的裝配問題，合理安排預制裝配式結(jié)構(gòu)的施工進度，減少結(jié)構(gòu)施工過程中的風險都是我們亟需解決的問題，相信隨著對技術(shù)應用的不斷深入研究，預制裝配式工程一定會得到更廣泛的應用。

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項目經(jīng)驗，公司以行業(yè)應用為出發(fā)點，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應用服務。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無人機傾斜攝影測量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個微米到幾個厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項目服務的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務于制造業(yè)（汽車、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機械）、建筑業(yè)（建筑設計、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、JY公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測繪、形變監(jiān)測、3D打印等技術(shù)方案。