基于球坐标系激光扫描和机器人的长直管壁三维扫描方法技术

本发明专利技术公开了一种基于球坐标系激光扫描和机器人的长直管壁三维扫描方法。本发明专利技术将具备平面反射镜的管道机器人置于待测长直管内；固定球坐标系激光扫描仪于长直管一端，使其发射的激光经所述平面反射镜反射后覆盖长直管内壁的局部区域；然后通过旋转和平移所述平面反射镜，使激光扫描仪依次获取长直管内壁不同位置及角度的镜像点云数据；利用标准球作为空间基准，实时校准平面反射镜的位姿，并将镜像点云数据转换为实际内壁表面点云；最后将多次扫描得到的局部点云数据拼接，生成完整的长直管内壁三维模型。本发明专利技术能快速获取长直管内壁全场三维点云，具有使用方便和精度高的优点，并可以对制造阶段的长直管或已在使用中的长直管进行内壁扫描检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种长直管内壁三维扫描方法，具体是一种基于球坐标系激光扫描和机器人的长直管壁三维扫描方法。

技术介绍

1、长直管是现代工业装备中不可缺少的重要组成部分，特殊的长直管需要具备承受极高膛压的能力和良好的刚度，耐磨性和耐腐蚀性，以面对各种严苛的环境。另外，石油勘探与生产企业对石油钻管的壁厚、外径、圆柱度等尺寸参数也有明确要求。然而，由于特殊的几何结构，管径大小在100mm到200mm，长径比30到60倍的长直管的内壁相关尺寸精密测量和内壁缺陷检测一直是测量领域的难点。

2、长直管内径和其他内壁相关几何尺寸参数的测量通常需要借助多种检测仪器，人工操作完成，检测效率低，检测过程繁琐，操作复杂，且测量精度差，也无法同时长直管内壁的磨损度、裂纹缺陷进行检测。

3、激光点云是检查与测量领域的重要工具，在获取物体表面的点云后，可以轻松地计算出物体的尺寸和表面缺陷，而由于长直管大长径比的特殊几何结构，长直管内壁点云的获取较为困难。

4、中国专利cn120084245a公开了一种用于狭小管道内部检测的双目全角度激光三维扫描方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于球坐标系激光扫描和机器人的长直管壁三维扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面反射镜与长直管轴线的夹角为5°至175°范围内的固定值或可调节值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标准球固定于平面反射镜支架上，与平面反射镜同步旋转，且标准球的球心坐标通过球面拟合算法实时计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平面反射镜的旋转由步进电机驱动，每次旋转角度θ为固定值，且满足360°/θ为整数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述管道机器人沿长直管轴...

【技术特征摘要】

1.基于球坐标系激光扫描和机器人的长直管壁三维扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面反射镜与长直管轴线的夹角为5°至175°范围内的固定值或可调节值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标准球固定于平面反射镜支架上，与平面反射镜同步旋转，且标准球的球心坐标通过球面拟合算法实时计算。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平面反射镜的旋转由步进电机驱动，每次旋转角度θ为固定值，且满足360°/θ为整数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述管道机器人沿长直管轴线方向的分段平移距离d为固定值，且满足l/d为整数，其中l为长直管长度减去管道机器人长度后的可移...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐家培，王凌，王斌锐，陈锡爱，高雁凤，竺春祥，黄镇海，王桂荣，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：