[发明专利]一种检测风洞内表面平整度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测表面平整度的方法，尤其涉及一种检测风洞内表面平整度的方法。 

背景技术

风洞，是指能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。实验时，常将模型或实物固定在风洞内反复地、经济地取得实验数据，为使实验结果准确，实验时的流动必须与实际流动状态相似，即必须满足相似律的要求，但由于风洞尺寸和动力的限制，在一个风洞中同时模拟所有的相似参数很困难。而风洞内表面的质量和精度是影响风洞内模拟风场品质的重要因素，内表面不平整会增加表面对风场气流的不利影响，导致风洞实验结果不准确，因此，在风洞工程建设中，对风洞内表面的表面平整度具有很高的要求。 

现有的检测方法采用长靠尺和楔形塞尺进行抽样检测，此种方式抽样数量有限，检测效率低，难以实现风洞内表面平整度的全面检测，无法为后续对风洞内表面平整度不符合标准的区域进行修补提供准确的依据，风洞内表面难以达到处处平整，风洞实验效果不够理想。但是随着三维激光扫描技术不断发展，这种技术已逐渐被应用在地形测绘、基坑检测、工业测量等领域，成为继GPS技术之后的又一项测绘技术革命。三维激光扫描能快速获取目标物体表面大量采样点的空间位置坐标，得到一个描述三维实体的点集合，即点云。对获取的点云数据进行处理，可得到物体的完整空间几何尺寸和特征参数，并可将点云模型与标准模型进行对比，以可视化的偏差色谱云图显示对比结果。因此，三维激光扫描技术为解决风洞内表面平整度检测问题提供了新的思路。 

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供了一种检测风洞内表面平整度的方法，其可实现风洞内表面平整度的全范围检测，避免抽样检测方法中可能漏检平整度误差过大部位的问题，而且可通过点云坐标准确定位检测位置，为后续对风洞内表面平整度不符合标准的区域进行修补提供准确的依据。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种检测风洞内表面平整度的方法，包括如下步骤：（a）用三维激光扫描仪扫描风洞内表面，获取风洞内表面的点云数据；（b）选取点云数据中的一点，以该点为基准选取预定范围内的点集并根据点集内各点的坐标拟合空间平面；（c）确定点集内各点相对于所拟合的空间平面的偏差，比较各偏差值，以最大偏差值与最小偏差值的差值为该点集范围内的风洞内表面区域的表面平整度误差；（d）判断表面平整度误差是否大于最大允许误差，如果步骤（c）得到的第一个表面平整度误差小于或等于最大允许误差，则该点集范围内风洞内表面区域的平整度合格，否则对比最大偏差和最小偏差的绝对值，将两点中偏差绝对值较大的一点从点集中去除，偏差绝对值相同时从两点中去除任意一点，然后返回步骤（c），直到步骤（c）得到的后续的表面平整度误差小于或等于最大允许误差时，判断从点集中去除的点数占原点集总点数的比例是否大于比例限定值，同时判断表面平整度误差中的最大值是否大于最大允许误差值的百分比限定值，如果该比例不大于比例限定值并且表面平整度误差中的最大值不大于最大允许误差值的百分比限定值，则该点集范围内风洞内表面区域的平整度合格，否则不合格；（e）对步骤（a）获取的点云数据中的其他各点逐点按照步骤（b）～（d）进行检测，直到得到风洞内表面平整度全面检测结果。 

进一步优化，步骤（a）进一步包括将三维激光扫描仪置于风洞内部，使三维激光扫描仪的激光发射器发射的激光沿风洞轴线方向扫描风洞内表面，获取风洞内表面的点云数据通过三维激光扫描仪接收器接收。 

进一步优化，所述三维激光扫描仪为相位式三维激光扫描仪。 

进一步优化，步骤（b）进一步包括以获取的风洞内表面点云数据中的任意一点为球心，选取预定长度为直径，建立球形，该球形面所包含的点构成点集，根据点集内各点的坐标拟合空间平面。 

进一步优化，在所述步骤（b）中建立的球形选取的直径为2m。 

进一步优化，根据点集内各点的坐标拟合空间平面是采用最小二乘法。 

进一步优化，在风洞内表面材质为水磨石材质。 

进一步优化，步骤（d）中所述比例限定值为20%。 

进一步优化，步骤（d）中所述最大允许误差值的百分比限定值为150%。