[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

说明书

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算法，其包括：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；步骤二：从集合中选取特征点；步骤三：将测量面校正到X轴Y轴确定的xy‑平面；步骤四：将激光点云数据集和边界点数据集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；由此，本发明能将随机摆放的目标扫描构件校正到理想位置的姿态，便于将扫描数据与目标扫描构件的理论模型对比，并最终对目标扫描构件的制作质量做进一步分析判断。

技术领域

本发明涉及预制装配构件空间姿态校正的技术领域，尤其涉及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。

背景技术

装配式结构在绿色低碳的建造环境下，应用日益广泛，预制装配构件的质量决定着装配式结构的质量，因此，预制装配构件出厂前需进行质量检测，为提高检测效率和精度，可采用智能扫描检测方式。大量预制装配构件扫描过程中，目标扫描构件与智能扫描装备之间是无接触式扫描，智能扫描装备行走在固定轨道上，目标扫描构件人为快速随机放置在智能扫描装备行走范围内的测量区域内。因此，无法将目标扫描构件摆放在完全理想的位置，即目标扫描构件和理想位置相比，在由智能扫描装备水平行走方向、竖直行走方向和激光测距仪测量方向搭建起来的基准坐标系的x、y、z三个坐标轴方向都可能产生夹角，无法确定其摆放位置以及摆放姿态。

大型预制构件拼装面少数情况下会出现因制作误差导致的拼装面鼓包的情况。构件拼装面鼓包将影响装配式结构拼装精度，进而影响装配式结构整体质量。因此，在预制构件出厂前需要对构件拼装面平整度进行检测，常规人工检测精确度和效率较低，而采用智能扫描检测方式因摆放姿态不确定导致测量点数据和构件理论模型无法对应，从而难以计算构件拼装面的制作精度。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出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，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供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，其能克服现有技术的缺陷，解决了任意摆放姿态下构件测量结果和构件理论模型的关联对比，最终实现对任意形状的预制构件空间姿态的反演校正。

为实现上述目的，本发明公开了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；

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；