三维激光扫描 水下结构物精密检测

三维激光扫描技术是近十多年才发展起来的号称“实景复制技术”的一项新兴测绘技术,能够高精度、快速、无接触获取测量物的点云数据,重建其三维空间模型,是目前获取空间数据最有效率的手段,已经在众多领域发挥着越来越重要的作用,而水下三维激光扫描的应用时代才刚刚开始。

快速 · 精确 · 无接触

 

 

水电站、水库大坝作为与民生紧密相关的基础设施,随着使用年限的增加,其造成的结构变形和腐蚀损坏会带来不可忽视的风险,因此定期进行检测和维护以确保其状况良好变得至关重要,例如定期进行缺口裂缝、腐蚀形变和倾斜程度的检测。而随着激光扫描技术的发展与应用,采用三维激光扫描仪进行这些精密检测已经逐渐替代了传统的声呐检测方式,激光扫描获取的高精度三维点云模型及建立的精准基线,可以更有效的监测设施结构物的细节状况,更早确认是否需要进行维修和维护,以便更早消除潜在风险,确保这些基础设施持续安全的运行,从而也最大程度地降低成本。

 

Application Case

案 例 分 享

 

CASE 1 Toktogul Dam

 

 

项目地点:

Toktogul Dam, Naryn River, Kyrgyzstan. 

吉尔吉斯斯坦的纳伦河上的托克托古尔大坝

项目目标:
检测水坝上下游4个闸门的裂缝及损伤状况,收集能勾勒水坝外形的三维模型,用于施工投标文件。

设备型号:

ULS-500 PRO

 

 

检测方案:

下游门槽 — 21次静态扫描

  • ◆ ULS-500 PRO倒置安装在起重机架上,并随起重机架一起下降

  • ◆ 移动距离32.5m

  • ◆ 同一次扫描覆盖两个门槽

上游门槽 — 12次动态扫描

  • ◆ ULS-500 PRO安装在导架上,没有使用任何定位系统,只是以恒定速度与导架一起下降,并均匀分布激光线剖面

  • ◆ 移动距离65-80m

  • ◆ 每次移动都覆盖单个门槽

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检测结果:

 

 

 

高精度激光使得细节检测更清晰 ↑

 

 

用ROV视频检测方式进行检测↑

 

 

用激光扫描检测方式进行检测生成的三维点云模型↑

 

由上面2个视频可看出,相较于用传统ROV视频检测方式,激光扫描技术更加稳定高效、检测结果更高精度。

 

CASE 2 Niagara Generating Station

 

 

项目地点:

Sir Adam Beck Generating Station, Niagara Falls, Ontario, Canada.

加拿大安大略省尼亚加拉瀑布SAB水电站

项目目标:

检测水电站门槽的裂缝、腐蚀及倾斜状况,总共3个门槽,每个门槽包含一对引导通道。

设备型号:

ULS-500 PRO

 

 

检测方案:

下游 — 21次静态扫描

  • ◆ ULS-500 PRO倒置安装在配套的旋转装置(无三脚架)上,然后整套设备安装在叠梁闸门跟踪器上,这样它可以旋转并沿着穿过门槽的激光线,平行于引导通道;

  • ◆ 沿着引导通道下降,在所需的顶部高程以下约5英尺处停止,进行360°扫描,完成后再下降5英尺后停止,再次进行360°扫描;

  • ◆ 重复这个过程多次直到扫描完整个门槽。

  •  

 

检测结果:

ULS-500 PRO收集的点云经过后处理软件后生成门槽的完整3D模型,且在任意两点之间可进行旋转和度量,这种模型可由单次扫描生成也可由同一个注册项目的多次扫描拼接而成。

 

 

 

ULS-500 PRO扫描生成的门槽3D模型可用于识别与量化它的表面腐蚀与凹痕状况,这些损伤程度可以通过与平面的对比、和测量点与平面的距离来进行量化,比如下图是借助铅垂线对比检测门槽的垂直度:

 

 

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三维激光技术在水下大坝与门槽结构精密检测应用中发挥革命性作用