基于三维激光扫描技术的石化企业管线三维建模及其碰撞检测研究.pdfVIP

基 于 三 维 激 光 扫 描 技 术 的 石 化 企 业 管 线 三 维 建 模 及 其 碰 撞 检 测 研 究 中图分类号=P234 文献标识码=B 胡春梅1王延亮2夏国芳3 1.武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 430079；2.黑龙江工程学院 测绘与GIS工程技术研究所， 黑龙江 哈尔滨 150050；3.建设综合勘察研究设计院有限公司，北京100007 摘要：石化企业的三维模型重建对石化企业改扩建再设计至关重要。应用三维激光扫描技术，对石化企业的管线进行三维重建， 通过碰撞检测研究，完成改扩建中的三维设计工作。应用VC++6.0和OpenGL软件包开发的检测系统，对设计模型和重建的三 维模型进行碰撞检测，可以为改扩建设计依据。 关键词：石化企业；三维重建；碰撞检测 2012年增刊胡春梅，等：基于三维激光扫描技术的石化企业管线三维建模及其碰撞检测研究 343 点云数据整体匹配的效率。为此，用c#编写了处理 四、碰撞检测系统 程序，过滤掉指定范围外的点云数据，得到所需的 管线点云数据，且不影响匹配的结果。石化企业的 1．管线的三维重建模型和改扩建设计模型 管线在复杂的地方成网状，管网扫描数据的噪音相 的可视化 对比较大，所以还要对扫描得到的单站数据进行内 三维环境要搭载三维可视化平台，用VC++6．0 部去噪处理。对于一些明显的噪音点用相应的点 云处理软件进行处理，对于不能手动删除的噪音点 技术和实时渲染技术，实现了点云和三维管线模型 要通过其他的逆向工程软件进行去噪。对去除噪 的可视化。 音点的数据进行拼接可以提高整体的拼接精度，从 管线的可视化分直管和弯管两个部分。直管 而提高了建模的精度。露天管网是铺设在多层钢 的可视化途径为：根据管线的三维模型，可以得到 架上的，所以在建模前还要去除这些钢架，以便进 每根直管的起终点三维坐标、管径、直管的方向向 行建模和碰撞检测。 量，通过计算得到起终两个截圆面上的凡个点，然后 生成多个矩形面来逼近圆柱面，最后用OpenGL的 三、管线的三维重建 双缓冲技术和实时渲染技术绘制出三维直管。弯 1．管线数据的分割 管的可视化与直管的过程相似，只是从三维重建的 去噪后的点云基本上只剩下管线数据，对于复 模型中除了可以知道直管的信息外，还可以得到弯 杂管网，还要对数据按单一管线进行分割。在分割 管的曲率及其半径、弯曲处的圆心、弯管三角面片 前要对管网的结构进行调查或者按原设计图纸查 定点坐标旧J。在OpenGL环境下，应用这些数据，就 请各条管线的走向，提高数据分割的效率。应用点 可以实现三维重建模型和改扩建设计模型的可视 化。当然，还要用OpenGL实现对模型的旋转，缩放 云处理软件Cyclone分割出每根管线，完成对单根 管线进行分离建模。对多次弯曲的复杂管线，要进 和平移等基本的操作¨剖，以便于对碰撞模型的 行多次提取才能得到完整的模型。 观察。 2．管线建模 2．三维坐标拾取功能 当检测出改扩建模型与三维重建模型有碰撞 在去噪和管线分割后，应用三维数据处理和建