[发明专利]一种压力容器纵焊缝的棱角度测量方法及装置

权利要求书

1.一种压力容器纵焊缝的棱角度测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤A采集待检测压力容器纵焊缝表面轮廓母材部分像素点坐标集合(x_k,y_k)；

步骤B采用二次曲线方程对纵焊缝表面轮廓点云集进行回归分析，计算纵焊缝轮廓曲线的椭圆标准参数，即椭圆中心坐标(x_c,y_c)与椭圆长短轴a、b；

步骤C以回归的纵焊缝轮廓曲线的椭圆标准参数构建扩展卡尔曼滤波的状态转移与参数更新方程；

步骤D由扩展卡尔曼滤波器在纵焊缝轮廓曲线凸起最高点位置处估计值与压力容器圆筒件标准圆半径参数，计算参数棱角度值。

2.如权利要求1所述的压力容器纵焊缝的棱角度测量方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：根据压力容器纵焊缝表面轮廓母材部分像素点坐标集合(x_k,y_k)，压力容器圆筒件半径为R_stand，激光轮廓采集模块与待检测面夹角为θ，建立参数U＝(u₁,u₂,u₃,u₄,u₅)的二次曲线回归方程：

u₁x²+u₂xy+u₃y²+u₄x+u₅y+1＝0

由椭圆曲线判别条件可知，实体椭圆回归方程与约束条件为：

式中(x_c,y_c)为回归椭圆中心，依据二次曲线方程可得回归椭圆长短轴为：

3.如权利要求1所述的压力容器纵焊缝的棱角度测量方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：扩展卡尔曼滤波观测状态变量设置为点云坐标信息依据回归椭圆标准参数，过程噪声变量则观测变量一阶导表示为：

上式可进一步变换为令坐标i位置点x_i代替x，(x_i+1-x_i)/h代替其中h为采样步长，由此可得离散状态转移方程：

扩展卡尔曼滤波器状态转移矩阵为观测数据为坐标位置信息，则确定观测变量为

y_i＝[1 1]x_i+ν，

其中ν为观测噪声，非线性观测函数g(x_i)＝[1 1]，则扩展卡尔曼滤波器观测矩阵令均方估计误差为Q_i，由上述状态转移矩阵与观测矩阵即可计算噪声协方差P_i传递方程为：

则卡尔曼增益L_i状态更新为：

其中D_v为观测噪声方差，则状态估计计算为：

噪声协方差P_i更新：

P_i⁺＝(E-L_iC_i)P_i^-，

其中E为单位矩阵。

4.如权利要求3所述的压力容器纵焊缝的棱角度测量方法，其特征在于，所述步骤D中，按照扩展卡尔曼滤波器状态转移方程、噪声协方差与卡尔曼增益L_i计算纵焊缝轮廓曲线凸起最高点位置处的扩展卡尔曼滤波器估计值激光轮廓采集模块距压力容器下底面h_R，则被测压力容器棱角度确定为其中，R_stand为压力容器圆筒件半径。