[发明专利]圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法

权利要求书

1.一种圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法，包括步骤：

S1：通过三维激光扫描设备采集获得一目标隧道的点云数据；

S2：利用所述点云数据进行管片拟合，将所述目标隧道划分为多个弧段；

S3：提取所述目标隧道底部两相邻所述弧段接缝区域的一边缘点云集；

S4：通过计算确定两相邻所述弧段接缝最深处的一端点；

S5：根据所述端点将所述边缘点云集分为一接缝上边缘点云集和一接缝下边缘点云集；

S6：利用最小二乘法分别对所述接缝上边缘点云集和所述接缝下边缘点云集进行线拟合，获得所述接缝上边缘点云集和所述接缝下边缘点云集的最优直线参数；

S7：根据所述最优直线参数计算两相邻所述弧段接缝的张开角度；

其中，所述S3步骤进一步包括步骤：

S31：根据所述点云数据计算获得相邻的两所述弧段中一弧段所对应的一圆弧参数，所述圆弧参数包括对应所述弧段的圆心坐标和圆弧半径；

S32：设置一张开角度参数；

S33：根据所述目标隧道的一预设缝隙角度和所述张开角度参数获得一张开角度阈值；

S34：根据所述张开角度阈值自所述点云数据中提取获得一初步提取点云集；

S35：根据一公式(1)计算和所述圆弧参数计算获得一残差值D_i：

其中，x_i、y_i分别为所述初步提取点云集中第i点的x坐标和y坐标，i为大于零的自然数；x₀、y₀分别为所述圆弧参数对应的所述圆心坐标的x坐标和y坐标；R为所述圆弧参数对应的圆弧半径；

S36：设定一距离阈值，自所述初步提取点云集中提取所述残差值大于所述距离阈值的点，获得所述边缘点云集。

2.根据权利要求1所述的圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法，其特征在于，所述S1步骤中，所述点云数据包括所述目标隧道多个横断面的各扫描点的平面坐标和由所述扫描点组成的所述目标隧道的点云图。

3.根据权利要求2所述的圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法，其特征在于，所述S2步骤中，通过对所述点云数据进行管片拟合，将所述点云数据划分为多个点云数据集，每一所述点云数据集包括多个所述扫描点的平面坐标，所述点云数据集与所述弧段一一对应。

4.根据权利要求1所述的圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法，其特征在于，所述S4步骤中，将所述残差值D_i最大的一点作为所述端点。

5.根据权利要求4所述的圆形盾构通缝隧道管片底部接缝张开程度评价方法，其特征在于，所述S5步骤进一步包括步骤：

S51：根据一公式(2)计算所述边缘点云集中各点的垂直角α_i：

其中，X_i、Y_i表示所述边缘点云集中点的x坐标和y坐标；

S52：通过一公式(3)计算获得所述端点的垂直角α_T；

其中，X_T、Y_T表示所述端点的x坐标和y坐标；

S53：提取所述边缘点云集中垂直角α_i数值大于所述端点的垂直角α_T的点形成所述接缝上边缘点云集；提取所述边缘点云集中垂直角α_i数值小于所述端点的垂直角α_T的点形成所述接缝下边缘点云集。