[发明专利]基于激光扫描点云的预制装配构件空间姿态反演校正方法

权利要求书

1.一种基于激光扫描点云的预制装配构件空间姿态反演校正方法，其特征在于包含如下步骤：

步骤一：形成测量面的激光点云数据集Q₁，同时将目标扫描构件的扫描边界点数据放入边界点数据集Q₀，其中通过扫描龙门带动激光测距仪在水平行走轨道和竖向行走轨道方向上移动，并不断采集激光测距仪测量值，同时搜索目标扫描构件的测量面边界，形成边界点数据集Q₀；

目标扫描构件的一底角点为坐标原点，以扫描龙门水平前进方向为x轴正方向，以激光测距仪扫描竖直向上方向为y轴正方向，以激光测距仪测量值为z轴坐标值，建立xyz坐标系；

步骤二：将测量面调整到xyz坐标系的xy-平面，先确定当前测量面所在的平面方程，从边界点数据集Q₀中选取特征点确定当前测量面所在的平面方程，具体步骤如下：

步骤2.1：提取不位于同一直线上的三个点作为特征点；

步骤2.2：根据目标扫描构件的理论模型特点，从边界点数据集Q₀中提取坐标原点、x轴上距离原点最远的点、y轴上距离原点最远的点三个点，分别记为点A、B、C；

步骤2.3：三个特征点的坐标分别是A(x₁，y₁，z₁)、B(x₂，y₂，z₂)、C(x₃，y₃，z₃)；由三点确定的平面ABC即特征点面的方程为式1：

步骤三：将测量面校正到xy-平面，即式2：

z＝0； 2)

结合步骤二中特征点面的方程，得到特征点面和xy-平面之间的交线L为式3：

ax+by+d＝0； 3)

其中：a、b、c为函数常量；

由特征点面、xy-平面、平面交线L可得到两个平面夹角α；

其中：平面ABC上取三个特征点中不位于交线L上的任意一点向平面交线L做垂线，垂足为点P_⊥，以点P_⊥为垂足，在xy-平面上做平面交线L的垂线，两垂线之间的夹角即为平面夹角α；

步骤四：将激光点云数据集Q₁和边界点数据集Q₀中所有测量点校正到xy-平面，校正后平面记为平面ABC′；

步骤五：将平面ABC′平移，使左底角点与坐标原点重合；

步骤六：将平移后的平面ABC′沿Z轴方向旋转使目标扫描构件底面与xz-平面重合。

2.如权利要求1所述的基于激光扫描点云的预制装配构件空间姿态反演校正方法，其特征在于：以捕获到的边界点为基础对目标扫描构件的整个测量面进行扫描，形成激光点云数据集Q₁。

3.如权利要求2所述的基于激光扫描点云的预制装配构件空间姿态反演校正方法，其特征在于：步骤四中从激光点云数据集Q₁和边界点数据集Q₀中依次取测量点数据并记为测量点P_i，P_i向交线L做垂线，然后以交线L为旋转轴，以垂足为旋转圆心，以α为旋转角向xy-平面旋转，最终P_i点旋转到xy-平面上的新点P_i′即为P_i点校正后的位置。

4.如权利要求3所述的基于激光扫描点云的预制装配构件空间姿态反演校正方法，其特征在于：直至激光点云数据集Q₁和边界点数据集Q₀中所有的测量点全部完成校正形成校正后的激光点云数据集Q_{1_1}和边界点数据集Q_{0_1}，校正后的特征点面为平面ABC′，且平面ABC′已经与xy-平面重合。