Fusão multifuente de medições para localização e mapeamento de extensômetros em grandes estruturas

CAI Zhiwei ,  

LIU Yuxin ,  

YU Wangzhu ,  

SUN Xiaoyun ,  

CAI Zihui ,  

KONG Xinjie ,  

摘要

Diante do baixo desempenho na eficiência de localização de posições-chave em testes estáticos de grandes estruturas, bem como da influência de desvios de fabricação e incertezas de medições multifuentes na precisão, é proposto um método de fusão de medições heterogêneas multifuentes para localização e mapeamento. Sob um quadro unificado de medição espacial, introduz-se um mecanismo colaborativo multidispositivo e uma estratégia de fusão ponderada por incertezas para alcançar a medição cooperativa entre rastreadores a laser, scanners 3D e projetores a laser; combinando a tecnologia de emenda de nuvens de pontos multiestação para construir um modelo sólido de alta precisão, aprimora-se o algoritmo dinâmico de busca de vizinhança baseado na densidade de patches e desenvolve-se um software de correção de posição para a compensação automática de desvios de fabricação; constrói-se um modelo de transferência de incertezas de ponta a ponta, validando o processo de propagação de erros por método Monte Carlo. Nos testes do modelo com 66.613 patches, o algoritmo aprimorado reduziu em 38% a 45% a quantidade de patches vizinhos buscados, o tempo de cálculo diminuiu para 18,2 a 20,5 s, com melhoria de eficiência entre 17% e 26%; resultados de testes de alta densidade com base em 200 pontos de medição mostram erro máximo de localização de 0,454 mm e erro médio de 0,400 mm, significativamente inferiores aos métodos manuais tradicionais; o desvio padrão combinado dos testes de repetibilidade foi de 0,178 mm; o erro de localização na faixa de medição de 3 a 10 m manteve-se dentro de 1 mm; análise de incertezas indica desvio padrão composto do sistema de aproximadamente 0,42 mm, consistente com os resultados experimentais; no cenário de localização com 200 pontos, o tempo total de localização caiu de 1.277 min para 95 min, com eficiência melhorada em mais de 100%. Esse método garante alta precisão ao mesmo tempo em que aumenta significativamente a eficiência da localização, e, por meio da modelagem de incertezas, oferece explicabilidade e rastreabilidade aos resultados medidos. Demonstra também boa estabilidade, adaptabilidade e potencial para aplicações de engenharia sob diferentes condições de materiais, estruturas e distâncias de medição, fornecendo suporte técnico eficaz para localização rápida e precisa em testes de grandes estruturas complexas.

关键词

medição heterogênea multifuente; fusão de localização; transferência de incertezas; correção de posição; grandes estruturas; localização de extensômetros

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