(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211276505.1 (22)申请日 2022.10.19 (71)申请人 天津腾飞钢管有限公司 地址 300301 天津市东 丽区军粮城产业园 区内 (72)发明人 苏畅　李世杰　李禹东　于恒洋　 (74)专利代理 机构 天津易企创知识产权代理事 务所(普通 合伙) 12242 专利代理师 魏凤程 (51)Int.Cl. G01B 11/27(2006.01) G01B 11/24(2006.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种扩管直度激光测量系统及测量方法 (57)摘要 本发明提出了一种扩管直度激光测量系统 及测量方法， 涉及计算机测量技术领域， 采用3d 激光结构扫描技术， 获取扩管目标区域表面的点 云数据， 生成一个分布均匀、 特征保持的完整点 云模拟三维图， 用经过扩管轴线的平 面截取一个 扩管目标区域点云断面， 进行扩 管目标区域断面 边线重构， 根据重构出的扩管目标区域断面边线 剔除扩管目标区域断面点云的离散点值， 得到扩 管目标区域断面精确边线轮廓点云的三维坐标， 分别计算扩 管目标区域断面两边线轮廓的直度。 在计算直度的过程中， 使用节距法， 对被测扩管 进行分段测量， 选取阈值分段点用于直度计算， 并在得出直度数据之后， 对所述直度数据进行评 定， 从而判断扩 管目标区域的形状误差是否在控 制范围内。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115435713 A 2022.12.06 CN 115435713 A 1.一种扩管直度激光测量方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 采用3d激光结构扫描技 术， 获取扩管目标区域表面的点云数据； S2、 对由步骤S1获得的扩管目标区域表面的点云数据进行预处理， 得到点云数据中的 预处理点云数据； S3、 对步骤S2获得的预处理点云数据进行重采样处理， 获得扩管目标区域的校正三维 坐标数据； S4、 基于步骤S3获得的扩管目标区域的校正三维坐标数据， 用经过扩管轴线的平面截 取一个扩管目标区域 点云断面； S5、 基于截取的扩管目标区域断面点云进行扩管目标区域断面边线重构， 根据重构出 的扩管目标区域断面 边线剔除扩管目标区域断面 点云的离 散点值； S6、 基于扩管目标区域断面精确边线轮廓点云的三维坐标， 分别计算扩管目标区域断 面两边线轮廓的直度。 2.根据权利要求1所述的扩管直度激光测量方法， 其特征在于， 步骤S5中， 将扩管目标 区域断面边线点云上的点记为P， 采用重构法初步重构出扩管目标区域断面重构边线轮廓； 将经过扩管轴线的平面内的扩管轴线作为断面重构边线点云中轴线， 设该点云中轴线的法 向量为 ， R,S,T为法向量 的坐标表示； 基于中轴线的法向量和一个给定的中轴线上的点G(x0,y0,z0)， 则经过扩管轴线的平面 方程为： R(x‑x0)+S(y‑y0)+T(z‑z0)＝0； 其中， (x,y,z)是 经过扩管轴线的平面内的任意 一个点的坐标； 将扩管目标区域断面边线点云P中与断面重构边线轮廓的距离超过预设距离 阈值的点 定义成离散点值， 剔除所有离散点值， 将剔除离散点值后的扩管目标区域断面精确 边线轮 廓点云记为 Q。 3.根据权利要求2所述的扩管直度激光测量方法， 其特 征在于， 步骤S6包括如下步骤： S61、 使用节距法， 对被测扩管进行分段， 设被测扩管全长为Ln， 节距为L， 分段数n=Ln/ L， n取整数； S62、 进行分段测量， 以初始点为基准， 在坐标上记为(0,  0)， 以经过初始点的水平线为 X轴， 与水平线X轴垂直方向为Y轴， 每一节距对应的临时轴线相对于水平方向的角度变化 量， 用 表示(i=1,2, …， n)； S63、 将每一段节 距以节距L表示为： xi=i×L； 相对于水平基准每一节段后一 点相对于前一 点的高度差用 △yi(i=1,2,…， n)表示： ； 各个分段点相对于起始点的位置关系为: ； 选取阈值分段点 （xt， yt） ， 找出所有大于yt的分段点的纵坐标yi， 设共有m个， 则 直度M用权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115435713 A 2下式表示： 。 4.根据权利要求1所述的扩管直度激光测量方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述预处理 为重构平行处 理， 使目标扩管的中轴线与三维坐标 数据所在的空间直角坐标系的X轴平行。 5.根据权利要求1所述的扩管直度激光测量方法， 其特征在于， 步骤S3中， 首先进行三 角面片化处理和平滑处理， 得到所述预处理操作点云数据图对应的模拟几何图； 其次对模 拟几何图进行对齐处理和异常波动处理， 得到对齐几何图； 最后对齐几何图重构 中轴线和 裁剪处理得到对应的一段扩管目标区域的模拟三维图。 6.根据权利要求1所述的扩管直度激光测量方法， 其特征在于， 还包括步骤S7,在得出 直度数据之后， 对所述直度数据进行评定， 从而判断扩管目标区域的形状误差是否在控制 范围内。 7.一种扩管直度激光测量系统， 其特征在于， 用于实现权利要求1 ‑6任意一项所述的扩 管直度激光测量方法， 包括： 数据获取 单元， 用于采用3d激光结构扫描技 术， 获取扩管目标区域表面的点云数据； 数据预处理单元， 对由数据获取单元获得的扩管目标区域表面的点云数据进行预处 理， 得到点云数据中的预处 理点云数据； 模拟三维图形成单元， 对数据预处理单元获得的预处理点云数据进行重采样处理， 获 得扩管目标区域的校正 三维坐标 数据； 断面提取单元， 用于基于模拟三维图形成单元获得的扩管目标区域的模拟三维图， 用 经过扩管轴线的平面截取一个扩管目标区域 点云断面； 剔除离散点值单元， 用于基于断面提取单元截取的扩管目标区域点云 断面进行扩管目 标区域断面边线重构， 根据重构出的扩管目标区域断面边线剔除扩管目标区域断面点云的 离散点值， 获得扩管目标区域断面精确边线轮廓； 断面轮廓直度分析单元， 用于基于剔除离散点值单元获取的扩管目标区域断面精确边 线轮廓点云的三维坐标， 分别计算扩管目标区域断面两条精确边线轮廓的直度。 8.根据权利要求7所述的扩管直度激光测量系统， 其特征在于， 还包括评定单元， 用于 在得出直度数据之后， 对所述直度数据进行评定， 从而判断扩管目标区域的形状误差是否 在控制范围内。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115435713 A 3