[发明专利]一种基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法

权利要求书

1.一种基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定管件局部三维设计模型及对应的电子检具：

组成电子检具的圆柱体和圆环体的尺寸根据管件图纸中的设计参数及公差要求确定，设计的电子检具完全包含住设计的管件三维模型；

对应的电子检具中第i个圆柱体由以下参数确定：

其中，为圆柱体轴线起点坐标，为圆柱体轴线终点坐标，r为圆柱体半径；

第i个圆环体由以下参数确定：

其中，为圆环体轴线起点坐标，为圆环体轴线终点坐标，r为圆环体半径，R为圆环体轴线弯曲半径；一个含N个设计节点的管件，其包含N-1段直线段以及N-2个弯曲段组成，对应的，其电子检具包含N-1个圆柱体及N-2个圆环体；

2)借助电子检具对管件进行定性检测需要将管件电子检具与检测点云对齐，管件电子检具与管件图纸中的管件模型同在一个坐标系下描述，即管件设计坐标系，而管件检测点云则在测量设备中的测量坐标系下描述，为了能将二者进行直接比对，需要进行坐标系对齐；

3)建立管件检测点云的局部坐标系；

4)检测对比判断。

2.如权利要求1所述的基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法，其特征在于，上述第3)步中，包括如下步骤：

a)在管件检测点云中选择两片直线段点云，第一直线段点云和第一直线段点云，且要求此两片点云对应的管件第一直线段和管件第二直线段的轴线彼此不平行，按照最小二乘法拟合此两片管件直线段点云的轴线，根据两个轴线按照步骤(1)中方式在管件检测点云中建立局部坐标系CF，建立管件检测点云的局部坐标系CF后，将整个管件检测点云从管件点云测量坐标系转换至此坐标系下进行描述；

b)在管件电子检具中选择对应的两个圆柱体，即选择第一圆柱体和第二圆柱体，根据选中的第一圆柱体和第二圆柱体的轴线，按照与步骤(1)中方式在管件电子检具中建立局部坐标系MF，建立管件电子检具中的局部坐标系MF后，将电子检具所有圆柱体和圆环体描述参数从管件设计坐标系转换至此坐标系下进行描述。

3.如权利要求2所述的基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法，其特征在于，上述第4)步中，检测对比方法为：对齐局部坐标系CF和MF，此时等同于将转换坐标系后的管件检测点云和转换描述参数后的管件电子检具所有圆柱体和圆环体放在同一个坐标系下进行描述，然后对管件所有N-1个管件直线段逐个判断其直线段点云是否完全包含于电子检具对应的圆柱体内，如全部包含则视为合格。

4.如权利要求3所述的基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法，其特征在于，在检测完管件直线段后，如需要，继续对管件所有N-2个管件弯曲段逐个判断其管件弯曲段点云是否完全包含于电子检具中对应的圆环体内，如全部包含则视为合格。

5.如权利要求4所述的基于局部特征对齐的管件三维点云对比检测方法，其特征在于，对于解决包含极短直线段的管件的定性检测问题，检测方法为：假定极短直线段为管件的第i段，则相邻的管件弯曲段为弯曲段i-1和弯曲段i，将对应的管件弯曲段点云i-1、管件直线段点云i和管件弯曲段点云i组合为一个点云块，对应的将管件电子检具中的圆环体i-1、圆柱体i和圆环体i组合为一个电子检具区域，然后在执行上述坐标系建立及对齐后，检测组合点云块是否包含于此组合的电子检具区域，如果包含于此区域，则认为此部分管件合格，否则视为不合格。