一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法与流程

本发明涉及设备安装施工，涉及一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法。

背景技术：

1、随着设备安装的快速发展和建设规模的迅速扩大，大型建筑工程的设备安装施工监测变得越来越重要。传统的监测方法通常依赖人工检查或使用固定的监测设备，这些方法存在监测范围有限、监测精度不高、监测成本高昂等问题。然而，无人机技术的发展为大型设备安装施工监测提供了全新的解决方案。

2、堆取料机是指一种用于大型干散货堆场的既能堆料又能取料的连续输送的高效装卸机械。大型堆取料机体型较大且整体结构较为复杂，其安装施工过程需对设备进行监测，当前采用的传统监测方法存在监测范围有限、监测精度不高及监测成本高昂的问题。

3、因此，开发一种监测范围大、监测精度高且监测成本低廉的大型堆取料机施工过程无人监测方法极具现实意义。

技术实现思路

1、由于现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种监测范围大、监测精度高且监测成本低廉的大型堆取料机施工过程无人监测方法，克服了当前大型堆取料机施工过程监测方法存在监测范围有限、监测精度不高及监测成本高昂的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，包括以下步骤：

4、(1)根据大型堆取料机各施工阶段确定各施工阶段无人机的监测目标及监测区域；

5、(2)根据步骤(1)所得的各施工阶段无人机的监测目标及监测区域选择无人机及其对应的传感器；

6、(3)根据步骤(1)所得的各施工阶段无人机的监测目标及监测区域确定无人机的监测计划；

7、(4)进行模拟飞行和景深测试以验证无人机的监测计划，如有必要则对无人机的监测计划进行修改；

8、(5)按监测计划利用无人机完成监测作业；

9、(6)对无人机获取的监测数据进行处理并建立三维实景模型；

10、(7)根据大型堆取料机设计数据建立设计三维模型；

11、(8)叠加三维实景模型及设计三维模型并对比两者；

12、(9)根据两者对比结果分析当前状态与设计状态的差别是否满足设计与安装精度要求。

13、本发明应用无人机对堆取料机现场进行监测，通过无人机搭载各种传感器和设备，如高清相机、激光雷达、热成像仪等可实时获取建筑物及设备的多种数据和信息，无人机围绕设备巡视、在设备内部探测、在设备高空拍摄，从而对设备进行全方位监测，同时，无人机具有操作灵活、成本低廉、监测效率高等优点，可以极大地提高设备安装施工监测效果。本发明中应用无人机测绘三维实景建模技术的背景可以追溯到数字化建筑信息模型(bim)的发展。bim是一种基于数字技术的建筑信息管理系统，可以对建筑物的设计、施工、运营和维护等各个阶段进行全面管理和监控。随着数字技术的不断进步和普及，bim在建筑施工行业设备安装中得到广泛应用。无人机技术的发展为bim的应用提供了全新思路和手段。通过无人机测绘三维实景建模，可以快速、精确地获取建筑物的实时数据，为建筑物的设计、施工和维护提供更加全面和精确的信息支持。同时，无人机技术还可以提高施工效率，减少人力和时间成本，为建筑施工行业带来更多便利和收益。通过对三维实景模型的实时更新和分析，可以发现施工过程中的问题和隐患，确保施工质量符合要求，能够为工程质量控制和管理提供有力支撑。同样适用于建筑结构施工、工业锅炉、炼铁高炉、炼钢转炉等大型设备的安装。在项目前期，利用三维实景模型进行施工规划，包括现场机械布置和临时道路规划，以提高施工效率。通过展示施工进度的三维实景模型，展示企业的技术实力，提升企业形象。此外，无人机监测技术可以提高施工效率与安全性，减少人力和时间成本。

14、本发明的利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，具有以下优势：1)高效快速完成测绘作业，大型堆取料机安装工程涉及面积广，测绘范围大，若采用人工测绘需要投入大量人力物力，进度较慢，采用无人机测绘可以快速高效完成测绘工作，大大提高工作效率；2)减少测绘人员，无人机测绘无需工作人员长时间进行测量放样等工作，可以减少相关工作人员的投入，降低安全隐患；3)提高测绘精度，无人机可以在空中自由飞行并稳定悬停，可以从更高和更为广阔的角度进行测绘，获取更加全面和清晰的数据，可以发现更多细节，从而提高测绘精度，同时无人机还可以搭载激光雷达、gnss等设备，实现更精细的测绘；4)生成三维模型，通过无人机测绘可以获得点云数据，并在后期通过三维重建软件将点云数据转化为三维模型，使监理人员可以在计算机上清晰查看各工程细节，实现对工程的全方位监督；5)记录全过程，无人机可以对设备基础施工、轨道铺设、设备吊装全过程进行测绘，获取相关点云数据、模型和图纸，为后期提供设计变更或质量问题处理提供数据支撑，同时也可作为工程档案保存；6)安全可靠，相比人工测绘，无人机测绘更加安全可靠，无人机可以进入一些人工难以到达或不宜进入的区域进行测绘，避免了人员进入危险区域的安全隐患，同时无人机测绘数据不受人为因素影响，结果更加准确可靠。

15、作为优选的技术方案：

16、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，还包括：

17、(10)将三维实景模型及设计三维模型的对比结果以及步骤(9)的分析结果生成报告。

18、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，所述根据大型堆取料机各施工阶段确定各施工阶段无人机的监测目标及监测区域具体为：大型堆取料机项目前期通过无人机获取施工现场的原始地貌、老旧建筑物和构筑物的布置情况，结合设计平面布置图，进而更合理地规划大型堆取料机设备安装施工现场的临时道路、临时水电布置、现场堆场布置以及施工顺序；堆取料机轨道地基施工阶段通过无人机监测开挖场地的定位(确保挖掘位置的准确性)、土方开挖的尺寸和填充质量(以保障地基施工的质量和安全)；堆取料机轨道安装施工阶段通过无人机监测主要轨道安装的平行度、对角线差及轨顶水平度(确保施工过程中的精度和质量)以及施工进度(帮助项目管理团队更好地掌控施工进度)；堆取料机主体安装阶段通过无人机监测各构件的精确空间位置，以确认堆取料机行走机构、门坐、回转装置、回转钢结构、驾驶室等构件的定位准确和牢固性，确保其满足设计及安全要求。在整个施工过程中，形成的三维实景模型可用于展示现场施工进度，从而实现对整个建筑施工过程的有效监控。

19、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，所述无人机的监测计划包括无人机的巡航路线以及巡航时间。

20、确定巡航路线：在保证监测覆盖面的前提下，制定无人机的巡航路线。路线应避开其它物的遮挡物，可以获得最佳的视角和图像。针对每个监测区域和巡航路线，依据施工进度需要制定详细的监测计划表。监测计划表应包括监测目的、监测设备、监测内容、数据获取方式、处理流程等内容，还应考虑不同监测路线和区域的监测间隔等。

21、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，步骤(4)进行模拟飞行和景深测试，验证无人机和无人机搭载的传感器的性能以确保其能满足监测需要。

22、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，步骤(6)具体为：

23、(6.1)对无人机获得的三维点云数据和图像进行影像校正、去畸变、坐标转换；

24、(6.2)将采集的倾斜摄影影像与地面控制点进行配准，以提高影像的精度和准确性；

25、(6.3)过滤、分割和清理处理；

26、(6.4)利用dsm和倾斜摄影影像生成点云数据，包括地面点云、建筑物点云、树木点云等，为后续建模和分析提供数据基础；

27、(6.5)基于三维点云数据使用三维建模软件重建施工现场的三维实景模型，包括堆取料机模型、场地模型、施工设备模型等；

28、(6.6)对重建的三维实景模型进行优化，包括去除重复点、修复缺陷、平滑表面等，以提高模型的准确性和美观度。

29、如上所述的一种利用无人机辅助大型堆取料机施工的方法，所述叠加三维实景模型及设计三维模型具体为：

30、依次统一三维实景模型及设计三维模型的坐标系、空间尺度及基准点后，将三维实景模型及设计三维模型移动到基准点重合。

31、以上技术方案仅为本发明的一种可行的技术方案而已，本发明的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。

32、上述发明具有如下优点或者有益效果：

33、(1)高效快速；

34、无人机测绘可以快速高效完成广范围和繁重的测绘作业，大大提高工作效率，节省时间成本，相比人工测绘，无人机测绘无需工作人员进行大量的测量放样工作，效率更高；

35、(2)减少人员投入；

36、无人机测绘无需大量工作人员参与，可以最大限度减少测绘人员的投入，降低成本和安全风险；

37、(3)提高精度；

38、无人机可以在空中获得更加全面和清晰的角度进行测绘，获取更加详细和准确的数据，实现对工程的精细化监测，测绘精度更高，同时无人机还可搭载其他高精度测量设备如激光雷达等；

39、(4)获得三维信息；

40、无人机测绘可以获取点云数据，并生成三维模型，实现对工程的立体监督，这是人工测绘难以实现的，三维信息可以更清晰地显示工程细节，方便管理人员进行观摩；

41、(5)安全可靠；

42、相比人工进入作业，无人机测绘更加安全可靠，可以避免人员进入危险区域的风险，获得更加准确的测绘数据；

43、(6)录制全过程；

44、无人机可以实时监测堆取料机各部件的安装过程，录制视频和拍摄图片，为质量管理提供第一手资料，这是人工测绘无法实现的；

45、(7)自动化管理数据；

46、无人机测绘获得的大量点云数据、视频、图片等可以实现自动处理、建模和管理，更加系统化，而人工测绘的数据处理还停留在手工处理阶段，效率较低；

47、综上，采用无人机测绘大型堆取料机安装施工，相比人工测绘具有更高的效率、更低的成本、更高的精度、更丰富的信息、更好的安全性和更高的自动化程度等优点，其应用前景广阔，值得推广。