近年來,隨著三維建模技術(shù)的發(fā)展,三維模型已逐漸替代二維圖紙成為流程工廠改擴建或重建的主要參考資料。激光掃描技術(shù)是流程工廠三維模型重建的主要途徑之一。本文通過激光掃描技術(shù)獲取流程工廠三維點云模型,利用相關(guān)點云處理技術(shù)實現(xiàn)三維模型重建。三維模型與傳統(tǒng)的二維圖紙的區(qū)別在于三維模型可從不同位置和角度觀察管道布局;快速查詢各管道、儀器、設(shè)備的數(shù)量、尺寸和分布等;容易發(fā)現(xiàn)改擴建或重建過程中可能出現(xiàn)的問題,有效提高工程質(zhì)量和效率。流程工廠三維模型重建的關(guān)鍵在于點云數(shù)據(jù)的處理,尤其是對管道點云的分割和識別。然而,現(xiàn)有的點云分割和管道識別技術(shù)大多都是針對通用點云模型提出,而針對流程工廠點云分割和識別的研究較為匱乏;已有的管道點云識別方法普遍都對噪聲數(shù)據(jù)較為敏感導(dǎo)致檢測準確度不高,并且難以評價檢測結(jié)果的準確度。針對上述問題,本文圍繞流程工廠點云的分割和管道識別關(guān)鍵技術(shù)展開研究,主要工作和創(chuàng)新成果包括:（1）綜述三維點云分割技術(shù)、流程工廠點云分割技術(shù)以及管道識別技術(shù)的研究現(xiàn)狀。對幾類典型的分割和識別算法加以分析和評價,分類介紹了各算法的應(yīng)用特點、應(yīng)用環(huán)境以及存在的問題。（2）提出了一種基于歸一化隨機游走（N... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

流程工廠內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.緒論碩士學位論文2計圖紙來指導(dǎo)生產(chǎn)和施工。二維設(shè)計圖紙主要構(gòu)成包括大量的點、直線段、圓弧和管件，通過多角度視圖、剖視圖或斷面圖來反映管道間的連接、管道與設(shè)備間的連接、管道的內(nèi)外結(jié)構(gòu)等，如圖1.2所示。圖1.2工程CAD圖紙但由于工廠管道數(shù)量繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且很多管道存在相互遮擋的情況，根據(jù)二維設(shè)計圖紙會存在20%左右的誤差[2]，導(dǎo)致采購建設(shè)過程中增加了不必要的成本；不同專業(yè)的碰撞導(dǎo)致出現(xiàn)不少嚴重問題進而影響工廠質(zhì)量，許多現(xiàn)場問題導(dǎo)致工程建造成本上升。而且，許多流程工廠建造時間久遠，使用過程中可能會進行一些簡單的改造和運營維護，使流程工廠的實際模型與原始設(shè)計圖紙不完全一致，甚至還有圖紙丟失的情況，為工廠的改擴建或重建帶來了更多的困難。此外，由于流程工廠的系統(tǒng)、設(shè)備復(fù)雜，需花大量資源來維護。在運維過程中同樣也存在許多問題，運行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和維修檢查需要大量人員參與并且效率很低，設(shè)備性能的分析和預(yù)測更是無法實現(xiàn)。某些特殊性質(zhì)的工廠比如電廠或核電廠，工作人員在檢修時存在一定的危險，在未知故障類型或位置的情況下如果沒有做好應(yīng)對措施，很容易造成安全事故。因此，準確直觀的工廠現(xiàn)狀資料和對工廠內(nèi)部各個組成部分詳細信息的了解程度是影響工廠改擴建和重建的設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵，同時也是改善工廠運維情況的一個途徑。1.1.2基于激光掃描技術(shù)的三維重建完整正確的三維模型是流程工廠改擴建或重建設(shè)計的主要參考對象，其中也包括各對象類型及大小尺寸。傳統(tǒng)的二維圖紙無法保證工程的準確及高效，三維數(shù)字化技術(shù)為工廠改擴建或重建的實現(xiàn)提供了全新的技術(shù)支持�，F(xiàn)階段流程工廠三維重建的方法包括手工建模和三維激光掃描建模法：（1）手工建

碩士學位論文三維管道點云分割與識別技術(shù)研究3模是指通過手工的方式在建模軟件里繪制三維模型；（2）激光掃描建模法是通過激光掃描儀掃描實體工廠實現(xiàn)全自動測繪，如圖1.3、1.4所示。激光掃描儀掃描的結(jié)果以點的形式記錄，包括點的坐標和反射強度等信息，目標對象的采樣點集合稱為“點云”，如圖1.5所示。圖1.3TrimbleTX8三維激光掃描儀圖1.4手持式三維激光掃描儀圖1.5工廠點云模型三維激光掃描技術(shù)作為三維數(shù)字化技術(shù)的其中一種，相比于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，無論是從精度還是效率上都具有較為突出的優(yōu)勢。三維激光掃描建模法可以建立與實際工廠


本文編號：3220079