[发明专利]基于点云数据对变电站变压器进行建模的方法

权利要求书

1.一种基于点云数据对变电站变压器进行建模的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)采用多次扫描的方式采集变电站变压器的点云数据，所述点云数据至少包含三维坐标数据；

(2)将多次扫描获得的变电站变压器的点云数据进行拼接，以实现点云数据所包含的三维坐标数据的归一化；

(3)对点云数据进行消噪处理；

(4)对消噪后的点云数据进行抽稀；

(5)基于变电站变压器的实际结构对点云数据进行分割，以将点云数据分割为：变压器储油柜点云数据、冷却器点云数据、均压环点云数据、器身点云数据、高压套管点云数据以及引线点云数据；

(6)根据点云数据的分类指标对分割后的点云数据进行分类，所述分类指标包括：结构特征、边界形式、空间位置、尺寸参数和排列方式的至少其中之一；

(7)基于分类后的点云数据进行模型分类重构，包括步骤：

步骤701：基于变压器储油柜点云数据采用几何参数法建立变压器储油柜的模型：

首先，利用变压器储油柜点云数据提取两端界面圆，并分别提取两圆圆心O₁(x₁，y₁，z₁)、心O₂(x₂，y₂，z₂)以及半径r₁、r₂；计算变压器储油柜长度l，计算公式为：

同时，计算储油柜平均半径r:

最后，以O₁(x₁，y₁，z₁)为圆心，r为半径创建圆特征，并以为方向，l为长度构建圆柱特征，并补充局部结构，从而得到变压器储油柜三维实体模型；

步骤702：基于冷却器点云数据采用阵列建模法建立冷却器的模型：

首先，利用冷却器点云数据创建第一个长方体特征；

其次，以冷却器点云数据为参考，创建与所述第一个长方体特征相邻的第二个长方体特征，提取两个长方体特征的间距d；

然后，依据冷却器点云数据，统计冷却器所包含的相同长方体特征的个数n；

最后，以第一个长方体特征为起点，按照间距d创建元行数为n，列数为1的阵列，即可得到排列规整的冷却片组合，再通过补充基本特征体连接不同冷却片，从而形成冷却器的三维模型；

步骤703：基于均压环点云数据采用数字特征法建立均压环的模型：

首先，以均压环点云数据为参考，绘制均压环外圆及截面圆，从而提取外圆半径r，圆心O以及截面圆半径R；

然后以圆心O为中心，r为外圆半径构建截面圆半径为R的圆环，并补充连接结构，从而得到均压环三维实体模型；

步骤704：基于器身点云数据采用布尔运算建立器身的模型：

首先依据器身点云数据创建矩形特征；同时提取器身高度h，利用矩形特征得到长方体特征；

最后，以器身点云数据为参考，构建三棱柱等基本特征体，基于布尔运算将长方体特征与基本特征体进行差、并、交集变换，从而得到器身的三维模型；

步骤705：基于高压套管点云数据采用三维旋转建模法建立高压套管的模型：

首先，以竖直方向为z轴建立用户坐三维标系xyz，以xz平面为切片平面，y轴为切片延伸方向进行切片，得到高压套管点云薄切片；

然后，利用二维多义线勾勒套管二维轮廓，并经套管中心对称线形成闭合曲线框图；

最后，以二维轮廓上的点为旋转对象，套管中心线为旋转轴进行三维旋转，对于轮廓线上任意一点(x_i,y_i,z_i)，旋转后对应的曲线方程为x²+y²+(z-z_i)²＝x_i²+y_i²；通过对轮廓线上任意一点进行三维旋转操作，以获得高压套管三维模型；

步骤706：基于输油管点云数据采用平面扫掠法建立输油管的模型：

首先，建立用户坐标系；

其次，基于所述输油管点云数据提取输油管点云横截面切片，并依据该输油管点云横截面切片得到截面圆特征；

然后，对输油管横截面进行切片，提取点云切片，并依据该点云切片得到截面圆特征；同时，以截面圆圆心为起点，以输油管点云数据为参考，利用三维多义线绘制输油管三维延伸轨迹；

最后，以截面圆为扫掠对象，输油管三维延伸轨迹为扫掠路径进行扫掠，从而得到输油管的三维模型；

(8)拼接得到完整的变电站变压器模型。