[發(fā)明專利]一種基于投影法的標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)中心線角度誤差檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011136785.7
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112017235B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王強(qiáng);張慶恩
• 申請（專利權(quán)）人: 博邁科海洋工程股份有限公司
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G01B11/27
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發(fā)明公開了一種基于投影法的標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)中心線角度誤差檢測方法，本發(fā)明方法通過對對接實體結(jié)構(gòu)進(jìn)行相機(jī)拍攝并轉(zhuǎn)化為點云數(shù)據(jù)，對固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)與待對接標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)點云數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計算區(qū)間選取、點云截取，并分別對其進(jìn)行兩次二維平面投影、區(qū)間邊界點提取、點云中心點計算、二維中心線方程擬合，最后通過兩個二維方程的聯(lián)立，分別求解出兩個結(jié)構(gòu)的三維直線方程。將兩個三維直線方程帶入角度計算方程求出兩中心線的角度誤差值，并與工程要求進(jìn)行比較，以確定是否具有對接可能。本發(fā)明專利通用性強(qiáng)、效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的中心線角度誤差檢測方法，屬于建筑測繪技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于投影法的標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)中心線方程提取與檢測方法。

背景技術(shù)

大型建筑模塊化設(shè)計搭建降低了整體建筑的建造難度，但模塊的個體誤差會導(dǎo)致拼接后的整體累計誤差增大，尤其是對于大型鋼結(jié)構(gòu)建筑的角度誤差，過大的角度誤差可能會導(dǎo)致建筑體的穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重可能會使模塊間難以焊接，多次的模塊修整與吊裝作業(yè)會造成人力物力的浪費，所以對于各模塊關(guān)鍵鋼結(jié)構(gòu)的中心線方程提取與誤差分析是工程建造的前提。

申請?zhí)枮镃N201610813932.7中國專利公開了發(fā)明名稱為“基于三維激光掃描儀的大型工藝管線對接平直度測量方法”的發(fā)明專利，該專利采用基于半徑的最小二乘圓柱擬合法得到管線的目標(biāo)函數(shù),然后利用高斯牛頓法求解參數(shù)，此方法適用于圓柱形結(jié)構(gòu)，不適用于不具有特定約束方程的平面型鋼結(jié)構(gòu)的中心線信息獲取。對于建筑中常用的平面型標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)，目前更多使用于借助工具或特殊方法進(jìn)行實地測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點，提供一種基于投影法的標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)中心線角度誤差檢測方法,該方法適用于所有平面型標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的中心線三維直線方程提取，適用性強(qiáng)、精度高。

本發(fā)明的一種基于投影法的標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)中心線角度誤差檢測方法，包括以下步驟：

步驟一、處理兩個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的圖像，具體步驟為：

第一步，采用點云相機(jī)拍攝兩個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的圖像，其中一個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)位置固定,記作固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)，另一個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)能夠移動，記作移動標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)，所述的移動標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)需調(diào)節(jié)位置使得移動標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)與固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)同中心線設(shè)置；

第二步，將固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)和移動標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的圖像分別導(dǎo)入計算機(jī)并采用PCL點云庫進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換與降噪處理得到兩個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)圖像的點云數(shù)據(jù)；

第三步，截取固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的點云圖像中靠近兩個標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)對接處的點云柱段數(shù)據(jù)；

步驟二、通過最小二乘方法擬合得到固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)點云柱段圖像的中心線三維空間方程：

第一步，在Matlab圖像處理模塊里建立O-XYZ三維空間坐標(biāo)系；

第二步，將截取的固定標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)的點云柱段圖像在XOZ平面上投影，然后在Z軸上選取計算區(qū)間[Z₀，Z_N]以及計算區(qū)間中相鄰的兩個Z軸坐標(biāo)值之間的距離λ，然后在計算區(qū)間[Z₀，Z_N]采用平行于X軸的多條切線將點云柱段圖像的投影等距劃分成多個點云段，其中Z₀為所取計算區(qū)間Z坐標(biāo)最小值，Z_N為所取計算區(qū)間Z坐標(biāo)最大值；

第三步，計算各點云段的中點坐標(biāo)，設(shè)第K個點云段的中點坐標(biāo)值為(X_midK，Z_midK)，其中：