隧道三维激光扫描系统的方案共67页
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三维激光扫描仪在隧道方面应用 ppt课件
专业人员培训 技术流程培训
质量管理体系培训 软件培训（VXelements、Geomagic、Maya、3Ds Max、 Galaxy_Eye、ZB、PS、AE、VR等）
设备租赁 地面三维激光扫描仪，高精度手持式扫描仪等
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
耗时（分钟）
300 250
200 150 100
50
0 TMS方法
三维激光测量方法
从4小时到4分钟，极大提高测量效率！
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
软件比较
• 复杂隧道表征 • 处理复杂的断面 • 局部断面处理 • 隧道外形的三角网格化 • 基本的体积计算 • 表面积计算 • 喷浆设计 (喷浆模式) • 纵向等高线 • 隧道轮廓线偏离计算 • 标示点云（比如，过挖点云） • 可视化三维隧道 • 根据点云得出断面
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
点云数据处理
最基本的功能，多 站拼接，点云附色 ，查看等
意味着市场上所有点
云处理软件都可以处
理Faro三维激光扫描 仪扫描的数据
支持ATSM
格式
主要功能
Webshare 共享
数据共享，使远方的 同事也可以第一时间 看到工作现场
Scene5.0应用流程
原始数据
扫描仪完成扫描 将数据置入Scene5.0
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
项目案例
公路项目的验收
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
2 个 200mm直径的靶球 3 个三抓支架 1 个等高度的棱镜 高度和直径都经过严格检验
脚架和参考控制点
三维激光扫描仪在隧道方面应用
三维激光扫描仪在隧道方面应用
质量管理体系培训 软件培训（VXelements、Geomagic、Maya、3Ds Max、 Galaxy_Eye、ZB、PS、AE、VR等）
设备租赁 地面三维激光扫描仪，高精度手持式扫描仪等
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
耗时（分钟）
300 250
200 150 100
50
0 TMS方法
三维激光测量方法
从4小时到4分钟，极大提高测量效率！
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
软件比较
• 复杂隧道表征 • 处理复杂的断面 • 局部断面处理 • 隧道外形的三角网格化 • 基本的体积计算 • 表面积计算 • 喷浆设计 (喷浆模式) • 纵向等高线 • 隧道轮廓线偏离计算 • 标示点云（比如，过挖点云） • 可视化三维隧道 • 根据点云得出断面
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
点云数据处理
最基本的功能，多 站拼接，点云附色 ，查看等
意味着市场上所有点
云处理软件都可以处
理Faro三维激光扫描 仪扫描的数据
支持ATSM
格式
主要功能
Webshare 共享
数据共享，使远方的 同事也可以第一时间 看到工作现场
Scene5.0应用流程
原始数据
扫描仪完成扫描 将数据置入Scene5.0
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
项目案例
公路项目的验收
三维激光扫描仪在隧道方面 应用
2 个 200mm直径的靶球 3 个三抓支架 1 个等高度的棱镜 高度和直径都经过严格检验
脚架和参考控制点
三维激光扫描仪在隧道方面应用
三维激光扫描仪在隧道方面应用
《Z+F三维激光扫描仪在隧道施工中的应用》培训讲稿
背景
预计2020年上海地铁网路总规 模可达877公里。
背景
早期监测方式
1.设备：收敛计、全站仪、水准仪 2.原理：测定监测点坐标，计算水平收敛 3.方法：布点，测量，数据对比，图表分析 4.精度： 1mm至10mm不等
背景
存在的问题
1.只能单点测量，需要采集大量数据； 2.需要严格对中整平，误差风险增大； 3.需要多测回才能提高精度，效率不高； 4.免棱镜测量精度较低。
断面图、精度报告
隧道工程
• 数据后处理采用第三方软件3D Resharper，此软件是一款专门处理 3D点云数据的软件。软件解决方案 覆盖了所有的点云、3D网格、曲面 重建、监测、检测及逆向工程等方 面。在隧道方面的应用可根据隧道 的扫描数据自动拟合出地铁隧道的 中轴线。
隧道工程
• 横断面数据可清晰反映各个区域的变形 量，方便分析和评估变形带来的安全隐 患。同时对于施工工程，也可以反映出 欠开挖和超开挖情况，更好地指挥现场 施工。隧道的断面数据同时可以生成专 属的报告，以数字形式表现，同时也可 以用图表反映出隧道的形变量值。
第一台三维扫描仪
Scene Modeller
LSR Kamera
第一台静态扫描仪
产品体系
5006EX
9012
5006h
5010
旗舰版 5010C
产品特点
高效
扫描速率：101万点/秒（Max） 快速热启动
产品特点
精准
分辨率：0.1毫米 精度：0.3毫米（10米，80%）
产品特点
安全
激光等级：1级安全激光
1.基于点云提取中心线 心线。
2.通过点云自动构建网格，提取中
隧道成果
隧道施工过程中，严重的超欠挖将影响隧道的施工成本和其长期安全稳定。因此对超欠挖的 控制对隧道施工同样意义重大，3DReshaper可将隧道的三维数据快速构建mesh网格，用生 成的网格与设计数据进行比对，获得实际施工超欠挖体积与设计体积的偏差，获得的数据可 以作为施工检测的依据或依照检测数据调整施工方案节省施工成本。
基于三维激光扫描技术的隧道检测技术研究
实验结果
实验结果
通过对比实验，我们发现采用三维激光扫描技术检测高铁隧道平整度的效果 明显优于传统方法。三维激光扫描技术可以快速准确地获取隧道表面的三维坐标 数据，精度高达毫米级别，而且不需要接触被测物体，不会对隧道表面造成损伤。 相比之下，传统方法效率低下，精度也不高，无法满足现代高铁建设的需求。
应用场景
1、初期验收
1、初期验收
在高铁隧道建设完成后，需要进行初期验收，对隧道的平整度进行检测。采 用三维激光扫描技术，可以对整个隧道进行高精度、高效率的测量，获取隧道表 面的三维坐标数据，再通过专业软件进行处理和后处理，最终得到隧道的平整度 情况。这样可以快速准确地发现问题并进行处理，确保隧道的平整度符合设计要 求。
实验讨论
3、高自动化：三维激光扫描技术结合计算机技术可以实现自动化的数据处理 和模型重建，减少了人为误差和劳动强度。
实验讨论
然而，在实际应用中，三维激光扫描技术仍存在一些不足之处：
实验讨论
1、对环境要求较高：隧道内环境复杂多变，可能会影响三维激光扫描的精度。 因此，需要对环境进行适当控制或采取补偿措施。
谢谢观看
基于三维激光扫描技术的隧道 检测技术研究
01 引言
03 技术原理
目录
02 研究现状 04 实验方法
05 实验结果
07 参考内容
目录
06 实验讨论
引言
引言
随着城市化进程的加快，地下空间的使用越来越广泛，隧道建设数量也逐年 增加。为了保证隧道的安全运行，隧道检测变得越来越重要。传统的隧道检测方 法主要依靠人工巡检和简单的仪器测量，不仅效率低下，而且精度难以保证。近 年来，三维激光扫描技术不断发展，其在隧道检测中的应用也日益广泛。本次演 示旨在探讨基于三维激光扫描技术的隧道检测技术，以期为相关研究提供参考。
隧道三维激光扫描系统方案
变形、开裂、渗漏水、 露筋、掉块
欧洲同类 变形、开裂、露筋
国内
变形、开裂、渗漏水、露筋、 通风、照度
亚洲 变形、开裂、露筋
激光+红外线
激光
高清相机+激光+红外
高清相机
全幅(360°)
全幅
半幅(除路面和边墙底部) 半幅(除路面和边墙底部)
0.2mm(3000000点/s)
0.3mm(1000000点/s)
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
任意部位横断面图
隧道衬砌表观图像 红外温度图像
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
■ 系统硬件及软件介绍
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
该检测系统硬件主要由四部分构成： 带电镜驱动和控制器的360度扫描头 两套同步数据采集和存储系统 配套改装运载车辆 辅助测量设备
0.2mm(2073600像素)
0.2mm
带三维坐标的图片 +红外温度图像
可以测量任意断面尺寸
带三维坐标的图片 可以
5km/h 需要(一遍)
2~3km/h 需要(一遍)
照片拼接 不可以 10~80km/h 不需要(两遍或三遍)
照片拼接
不可以（因为没有激光测 距功能）
10~80km/h（中途遇到慢 车或停顿怎么办？因为两 侧的速度要基本一致）
• 2014年后国内又引进了德国spacetec公司的 TS3型隧道三维激光红外车载检测系统，该 系统在重庆、广东、青海及陕西进行了应 用。
• 目前云南交科院、四川省设计院、广东华 路等单位均已确定购买这类新设备。
TS3型隧道三维激光扫描系统
欧洲同类 变形、开裂、露筋
国内
变形、开裂、渗漏水、露筋、 通风、照度
亚洲 变形、开裂、露筋
激光+红外线
激光
高清相机+激光+红外
高清相机
全幅(360°)
全幅
半幅(除路面和边墙底部) 半幅(除路面和边墙底部)
0.2mm(3000000点/s)
0.3mm(1000000点/s)
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
任意部位横断面图
隧道衬砌表观图像 红外温度图像
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
■ 系统硬件及软件介绍
TS3型隧道三维激光扫描系统
德国SPACETEC公司
该检测系统硬件主要由四部分构成： 带电镜驱动和控制器的360度扫描头 两套同步数据采集和存储系统 配套改装运载车辆 辅助测量设备
0.2mm(2073600像素)
0.2mm
带三维坐标的图片 +红外温度图像
可以测量任意断面尺寸
带三维坐标的图片 可以
5km/h 需要(一遍)
2~3km/h 需要(一遍)
照片拼接 不可以 10~80km/h 不需要(两遍或三遍)
照片拼接
不可以（因为没有激光测 距功能）
10~80km/h（中途遇到慢 车或停顿怎么办？因为两 侧的速度要基本一致）
• 2014年后国内又引进了德国spacetec公司的 TS3型隧道三维激光红外车载检测系统，该 系统在重庆、广东、青海及陕西进行了应 用。
• 目前云南交科院、四川省设计院、广东华 路等单位均已确定购买这类新设备。
TS3型隧道三维激光扫描系统
三维激光扫描在隧道检测中的应用-地铁施工及运营安全交流会
13
安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） FARO扫描仪+APM定位基座 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
TunnelScan系统硬件配置
14
TunnelScan系统的硬件配置： Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
2
Amberg集团公司的业绩
瑞士圣哥达隧道全长57km，目前世界最长隧道
最大埋深超过2000米，目前世界最大埋深隧道 目前隧道已经全部贯通，全部工程2015年完工
Amberg集团公司介绍
V-S-H- Hagerbach地下试验场：Hagerbach隧道全长近6km，是欧洲最 大的地下试验场，是许多地下施工方法与建筑材料和设备的国际实验室
自动生成各种分析报告: 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析 断面收敛 侵界检测 隧道中心轴线 砌衬厚度、方量 激光雷达合成影像图 影像分析 渗水影像报告 裂缝影像报告 地质素描图 平整度分析报告 平整度 更加精确的方量报告 图形效果非常友好的报表
16
32
TunnelScan – 激光雷达影像应用案例
对隧道检测数据中的激光点云数据进行裂缝识别与定位 根据裂缝的宽度与长度特征自动提取与定位 自动计算裂缝长度、宽度、里程号等
识别出裂缝位置、里程
33
北京地铁6号线竣工验收扫描检测试验
TunnelScan – 激光雷达影像应用案例
应用3D激光扫描仪监控隧道围岩
应用3D激光扫描仪监控隧道围岩【摘要】3D激光扫描仪在隧道内的围岩监控量测；隧道的安全监测；工作流程及数据处理。
【关键词】三维激光扫描仪隧道围岩监控工作流程1 前言随着国内拉动内需政策的执行，铁路、高速公路、高速铁路、地铁等工程项目相继开工，随之而来的大批隐蔽工程正如火如荼的进行施工，安全问题越来越被列入最重要的施工问题。
隐蔽工程如隧道、地铁的开挖，围岩的稳定性、安全性成为施工安全隐患的根源。
如何安全、有效、便捷的控制隐蔽工程中围岩的稳定性、安全性的问题得到广泛关注。
传统的围岩量测是利用在洞壁上埋点，利用全站仪、水平仪、收敛仪等进行监控，不但耗费大量的人力、物力，占用过多的施工时间，而其埋在洞壁上的监控点很容易在施工中被破坏掉，导致之前的监控数据不能得以连续，变得没有意义，不能真正的控制围岩的变形，更给施工带来安全隐患。
3D激光扫描仪正好弥补了这方面的问题。
3D激光扫描技术原理是将实际的物体以点云的形式转换到电脑当中，用以进行编辑、测量、对比、实物建模等后续的数据处理工作。
单从围岩监控量测功能上来说，这台仪器完全运用一种逆向的思维工作流程。
隧道的掌子面开挖后，整个开挖面完全是不规则的形体，没办法将其真实的记录、监控。
传统的围岩监控量测办法是运用全站仪，在拱顶及边墙处埋点，通过每天观察预埋点的变化，来判断围岩的变化，这是以点盖面的错误理论。
3D激光扫描仪则是真实记录开挖后整个拱顶及边墙的实际数据，通过与上一次扫描结果的对比，整段围岩任意点的变化都将被显示，做到了真正意义上的围岩监测。
3D激光扫描仪的应用，为隐蔽工程的安全做到保驾护航！图一扫描仪配件图二现场扫描情况2 技术特点2.1作业程序时间短，工效高，不影响施工工序。
利用隧道放炮、出渣后，测量人员进行测量的时间，即可完成扫描工作。
2.2仪器设备简单，操作方便，无需埋点。
传统的围岩量测，是在隧道围岩上埋固定点，通过对固定点的测量，进而得出隧道围岩的变形情况，一旦固定点在施工过程中被破坏，围岩量测将无法进行，这给隧道的安全施工带来很大的风险和隐患，而且这是以点代面的理论，实际施工中有太多的例子可以供我们参考，往往围岩变形塌方的地方不在我们观测的固定点处。
维激光扫描在隧道检测中的应用-地铁施工及运营安全交流会
在上海设有子公司“上海数联空间科技有限公司”，全 国设有7个分支机构，分管6个区域
6
结构检测与监测业务部
Amberg TMS Tunnelscan隧道检测系统
北京数联空间科技股份有限公司
TunnelScan隧道扫描测量系统
隧道全面检测最新技术
TunnelScan——隧道三维测量检测全面解决方案
自动生成各种分析报告:
▪ 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析
▪ 断面收敛
▪ 侵界检测
▪ 隧道中心轴线
▪ 砌衬厚度、方量 ▪ 激光雷达合成影像图
影像分析
▪ 渗水影像报告
▪ 裂缝影像报告
▪ 地质素描图 ▪ 平整度分析报告 平整度
更加精确的方量报告
图形效果非常友好的报表 16
TunnelScan – 断面分析报告 自动进行各种断面分析报告
▪ 安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） ▪ 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） FARO扫描仪+APM定位基座 ▪ 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 ▪ 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
13
TunnelScan系统硬件配置
TunnelScan系统的硬件配置： ▪ Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 ▪ Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 ▪ 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告 14 ▪ 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
▪ 超欠挖分析和控制 ▪ 砌衬厚度 ▪ 材料用量和工程量 ▪ 断面收敛变形 ▪ 规则断面几何中心 ▪ 线路侵界分析 ▪ 裂缝、渗水位置断面图显示
17
隧道三维扫描数据的内业处理流程及用时
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结构检测与监测业务部
Amberg TMS Tunnelscan隧道检测系统
北京数联空间科技股份有限公司
TunnelScan隧道扫描测量系统
隧道全面检测最新技术
TunnelScan——隧道三维测量检测全面解决方案
自动生成各种分析报告:
▪ 超欠挖断面分析和方量报告 断面分析
▪ 断面收敛
▪ 侵界检测
▪ 隧道中心轴线
▪ 砌衬厚度、方量 ▪ 激光雷达合成影像图
影像分析
▪ 渗水影像报告
▪ 裂缝影像报告
▪ 地质素描图 ▪ 平整度分析报告 平整度
更加精确的方量报告
图形效果非常友好的报表 16
TunnelScan – 断面分析报告 自动进行各种断面分析报告
▪ 安伯格APM定位法——Profiler5003（右上） ▪ 安伯格APM定位法——FARO Focus3D（右下） FARO扫描仪+APM定位基座 ▪ 快速进行高精度激光点云的绝对坐标快速定位 ▪ 距离测站10米处的点位重复精度优于２mm
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TunnelScan系统硬件配置
TunnelScan系统的硬件配置： ▪ Amberg Profiler5003+徕卡圆棱镜 ▪ Faro Focus 3D扫描仪+ APM定位基座 ▪ 野外平板电脑可在现场生成断面分析报告 14 ▪ 每次测量内业数据处理时间小于１５分钟
▪ 超欠挖分析和控制 ▪ 砌衬厚度 ▪ 材料用量和工程量 ▪ 断面收敛变形 ▪ 规则断面几何中心 ▪ 线路侵界分析 ▪ 裂缝、渗水位置断面图显示
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隧道三维扫描数据的内业处理流程及用时
三维激光扫描仪解决方案
企业成长历程
2010年6月,公司注册成立，同年底 TW-Z100原理样机开发成功 2011年10月，TW-Z100工程样机开发成功，荣获“中国国际工业博览会创新奖” 2011年7月，创业项目获得“科技部科技型中小企业创新基金” 2011年10月，入选杭州市“雏鹰计划”企业 2012年10月，“高精度激光三维扫描仪产品开发”列入萧山区科技计划重大项目，项目编号：2012118 2012年10月，TW-Z100产品设计定型，实现产品销售突破 2013年7月，“长距离激光三维扫描仪产品开发”列入浙江省重大科技项目，项目编号：2013C01153 2013年10月，承担国家重大科学仪器设备开发专项“机载双频激光雷达产品开发和应用”项目产品工程化开发任务 2013年12月，通过ISO9000：2008质量体系认证 2014年10月，参加第三届中国创新创业大赛，荣获“优秀企业”奖 2014年12月，建立了地基产品小批量生产线
高效便捷全景三维点云数据分析处理26283dtwsmas专业的隧道点云分析软件提供全面的数字化隧道工程测量解决方案软件功能模块扫描控制模块点云拼接与预处理模块点云可视化模块点云数据处理系统特色与主要功能地下作业高效快捷海量点云数据的快速加载和索引建立快速完整全方位采集数据大幅度提高其工作效率点云模型的重建可视化管理点云模型支持各项数据分析方法减少不必要的劳动强度点云与cad数据分析对cad模型的导入与模型建立分析施工成果与设计指标的差距各项分析指标保存输出模型构建模块量测分析模块对比分析模块工程土方量计算剖切面分析变形分析超欠挖分析净空测量点云图设计模型构建模型断面线断面分析超欠挖分析2528顾客至上质量第一管理规范持续发展不断提高产品测量精
公司系列产品是在其中科院知识创新工程、国家“探月工程”和“863”科技成果基础上开发成功的。