基于点云数据的模型构建方法技术

本发明专利技术实施例中的基于点云数据的模型构建方法

【技术实现步骤摘要】
基于点云数据的模型构建方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及点云数据处理领域，尤其涉及基于点云数据的模型构建方法
、
装置
、
设备及存储介质
。

技术介绍

[0002]炼铁领域的高炉
、
热风炉，炼钢领域中的转炉
、
电炉等等，均为主要生产设备，这些设备均具有回转凸空间体特性，底面为圆台或者球面，内部嵌有非常厚的耐火保护层，在长期的连续生产中，耐火层被侵蚀形成不规则的空间曲面体，当侵蚀到一定程度将导致生产事故的发生；另外比如转炉或者电炉等设备，需要实时获知内腔的精确形状，支撑自动化炼钢过程
。
[0003]但现有点云数据生成和坐标系标定方面由于测量操作因素存在点云数据无法实现全面覆盖的情况，导致局部点云数据的不均匀，使得噪声点云对模型构建的精度影响，另一方面，检测过程未能准确利用内腔的回转体特性对内腔进行准确还原，容易造成应用方面的误差
。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供基于点云数据的模型构建方法
、
装置
、
设备及存储介质，以解决现有局部点云数据的不均匀对模型构建的精度影响，以及未能准确利用内腔的回转体特性对内腔进行准确还原的问题
。
[0005]本专利技术提供的基于点云数据的模型构建方法包括：获取内腔点云数据；根据预设取值高度差对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同高度的纬向截面点云数据集，并基于各所述纬向截面点云数据集得到多个纬向截面圆曲线；根据预设取值圆心角对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同圆心角的经向截面点云数据集，并基于各所述经向截面点云数据集得到多个经向类
U
曲线；基于各所述纬向截面圆曲线确定圆曲线半径变化率，基于各所述经向类
U
曲线确定经向类
U
曲线曲率变化率，并根据所述圆曲线半径变化率和经向类
U
曲线曲率变化率对内腔进行划分，得到侧壁区域与底壁区域；在侧壁区域对各所述纬向截面圆曲线根据基于所述内腔点云数据进行曲线拟合，得到多个不同高度的闭合曲线，在各所述不同高度的闭合曲线内基于预设圆心角提取侧壁特征点，得到多个侧壁特征点；对所述不同高度的闭合曲线中高度最低的闭合曲线构建单元网格，得到多个最低闭合曲线网格节点，并基于单元网格中各节点向经向类
U
曲线的进行竖向映射，得到多个底壁特征点；根据各所述侧壁特征点构建侧壁区域曲面片，根据各所述底壁特征点构建底壁区域曲面片，并基于侧壁区域曲面片和所述底壁区域曲面片生成当前内腔模型
。
[0006]于本专利技术的一实施例中，获取内腔点云数据坐标参数之前，所述基于点云数据的模型构建方法还包括：获取点云数据和内腔实物坐标系；基于所述点云数据构建点云坐标系，并对齐所述点云坐标系和内腔实物坐标系；基于对齐后的内腔实物坐标系对点云坐标系中的点云数据进行三维坐标变换，得到内腔点云数据坐标参数
。
[0007]于本专利技术的一实施例中，基于各所述纬向截面点云数据集得到多个纬向截面圆曲线包括：获取各所述纬向截面点云数据集的纬向拟合点云数据集，所述纬向拟合点云数据集包括纬向截面点云数据集所在高度增加预设拟合取值高度范围内的点云数据集，和纬向截面点云数据集所在高度减少预设拟合取值高度范围内的点云数据集；基于各所述纬向拟合点云数据集对各所述纬向截面点云数据集进行聚类类圆拟合，得到多个纬向截面圆曲线
。
[0008]于本专利技术的一实施例中，基于各所述经向截面点云数据集得到多个经向类
U
曲线包括：获取各所述经向截面点云数据集的经向拟合点云数据集，所述经向拟合点云数据集包括经向截面点云数据集所在圆心角增加预设拟合取值角度范围内的点云数据集，和经向截面点云数据集所在圆心角减少预设拟合取值角度范围内的点云数据集；基于各所述经向拟合点云数据集对各所述经向截面点云数据集进行聚类类
U
拟合，得到多个经向截面圆曲线
。
[0009]于本专利技术的一实施例中，基于侧壁区域曲面片和所述底壁区域曲面片生成当前内腔模型包括：将所述侧壁区域曲面片中高度最低的闭合曲线确定为侧壁连接曲线，将所述底壁区域曲面片中最外围的曲线确定为底壁连接曲线；对所述侧壁连接曲线和所述底壁连接曲线根据预设连接取点角度进行连接点提取，得到多个连接点；将所述侧壁连接曲线的连接点与所述底壁连接曲线的连接点基于各连接点的圆心角角度对齐，并将对齐后的所述侧壁连接曲线的连接点与所述底壁连接曲线的连接点进行连接，得到当前内腔模型
。
[0010]于本专利技术的一实施例中，得到当前内腔模型后，所述基于点云数据的模型构建方法还包括：获取内腔设计模型；对所述当前内腔模型与所述内腔设计模型进行侧壁特征点和底壁特征点比对；若存在侧壁特征点或底壁特征点参数不一致，则将所述参数不一致的侧壁特征点或底壁特征点确定为异常特征点，并对所述异常特征点进行标注，以对内腔进行异常检测
。
[0011]于本专利技术的一实施例中，在侧壁区域对各所述纬向截面圆曲线根据基于所述内腔点云数据进行曲线拟合之后，所述基于点云数据的模型构建方法还包括：若存在所述纬向截面圆曲线中点云数据缺失，则获取缺失点云数据所在圆心角范围；确定所述缺失点云数据所在圆心角范围内的经向类
U
曲线，并基于所述缺失点云数据所在圆心角范围内的经向类
U
曲线对所述纬向截面圆曲线进行补偿，以得到闭合曲线
。
[0012]于本专利技术的一实施例中，基于单元网格中各节点向经向类
U
曲线的进行竖向映射，得到多个底壁特征点包括：基于单元网格中各节点的单位半径和圆心角度向经向类
U
曲线的进行竖向映射，得到多个待处理映射点，并计算各映射点的三维坐标，得到多个底壁特征点
。
[0013]本专利技术实施例还提供了一种基于点云数据的模型构建装置，所述基于点云数据的模型构建包括：点云数据提取与初始化模块，用于获取内腔点云数据；经纬向切片点云聚类模块，用于根据预设取值高度差对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同高度的纬向截面点云数据集，并基于各所述纬向截面点云数据集得到多个纬向截面圆曲线；根据预设取值圆心角对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同圆心角的经向截面点云数据集，并基于各所述经向截面点云数据集得到多个经向类
U
曲线；侧壁与底壁划分模块，用于基于各所述纬向截面圆曲线确定圆曲线半径变化率，基于各所述经向类
U
曲线确定经
向类
U
曲线曲率变化率，并根据所述圆曲线半径变化率和经向类
U
曲线曲率变化率对内腔进行划分，得到侧壁区域与底壁区域；侧壁曲面面片生成模块，用于在侧壁区域对各所述纬向截面圆曲线根据基于所述内腔点云数据进行曲线拟合，得到多个不同高度的闭合曲线，在各所述不同高度的闭合曲线内基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于点云数据的模型构建方法，其特征在于，所述基于点云数据的模型构建方法包括：获取内腔点云数据；根据预设取值高度差对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同高度的纬向截面点云数据集，并基于各所述纬向截面点云数据集得到多个纬向截面圆曲线；根据预设取值圆心角对所述内腔点云数据进行数据提取，得到多个相同圆心角的经向截面点云数据集，并基于各所述经向截面点云数据集得到多个经向类
U
曲线；基于各所述纬向截面圆曲线确定圆曲线半径变化率，基于各所述经向类
U
曲线确定经向类
U
曲线曲率变化率，并根据所述圆曲线半径变化率和经向类
U
曲线曲率变化率对内腔进行划分，得到侧壁区域与底壁区域；在侧壁区域对各所述纬向截面圆曲线根据基于所述内腔点云数据进行曲线拟合，得到多个不同高度的闭合曲线，在各所述不同高度的闭合曲线内基于预设圆心角提取侧壁特征点，得到多个侧壁特征点；对所述不同高度的闭合曲线中高度最低的闭合曲线构建单元网格，得到多个最低闭合曲线网格节点，并基于单元网格中各节点向经向类
U
曲线的进行竖向映射，得到多个底壁特征点；根据各所述侧壁特征点构建侧壁区域曲面片，根据各所述底壁特征点构建底壁区域曲面片，并基于侧壁区域曲面片和所述底壁区域曲面片生成当前内腔模型
。2.
根据权利要求1所述的基于点云数据的模型构建方法，其特征在于，获取内腔点云数据之前，所述基于点云数据的模型构建方法还包括：获取初始点云数据和内腔实物坐标系；基于所述初始点云数据构建点云坐标系，并对齐所述点云坐标系和内腔实物坐标系；基于对齐后的内腔实物坐标系对点云坐标系中的点云数据进行三维坐标变换，得到内腔点云数据
。3.
根据权利要求1所述的基于点云数据的模型构建方法，其特征在于，基于各所述纬向截面点云数据集得到多个纬向截面圆曲线包括：获取各所述纬向截面点云数据集的纬向拟合点云数据集，所述纬向拟合点云数据集包括纬向截面点云数据集所在高度增加预设拟合取值高度范围内的点云数据集，以及纬向截面点云数据集所在高度减少预设拟合取值高度范围内的点云数据集；基于各所述纬向拟合点云数据集对各所述纬向截面点云数据集进行聚类类圆拟合，得到多个纬向截面圆曲线
。4.
根据权利要求1所述的基于点云数据的模型构建方法，其特征在于，基于各所述经向截面点云数据集得到多个经向类
U
曲线包括：获取各所述经向截面点云数据集的经向拟合点云数据集，所述经向拟合点云数据集包括经向截面点云数据集所在圆心角增加预设拟合取值角度范围内的点云数据集，和经向截面点云数据集所在圆心角减少预设拟合取值角度范围内的点云数据集；基于各所述经向拟合点云数据集对各所述经向截面点云数据集进行聚类类
U
拟合，得到多个经向截面圆曲线
。5.
根据权利要求1所述的基于点云数据的模型构建方法，其特征在于，基于侧壁区域曲
面片和所述底壁区域曲面片生成当前内腔模型包括：将所述侧壁区域曲面片中高度最低的闭合曲线确定为侧壁连接曲线，将所述底壁区域曲面片中最外围的曲线确定为底壁连接曲线；对所述侧壁连接曲线和所述底壁连接曲线根据预设连接取点角度进行连接点提取，得到多个连接点；将所述侧壁连接曲线的连接点与所述底壁连接曲线的连接点基于各连接点的圆心角角度对齐，并将对齐后的所述侧壁连接曲线的连接点与所述底壁连接曲线的连接点进行连接，得到当前内腔模型
。6.

【专利技术属性】
技术研发人员：李盛，何春来，陈敏，孙小东，徐灿，
申请(专利权)人：中冶赛迪信息技术重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：