[发明专利]一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1,测点设置，沿隧道长度方向设置测点，确定测点坐标；测点数量M＝L/N,其中L为待测区域长度，N为测点间隔；

步骤S2,反射片设置，在相邻测点的采集重合区域设置反射片，每个采集重合区域反射片的数量至少为三个；使用全站仪对各个反射片中心的施工三维坐标进行采集；

步骤S3,数据采集，在测点位置，使用三维激光扫描仪对管片内弧面上的点坐标进行采集，并且将采集点坐标上传至数据处理系统，形成区段点云数据；

步骤S4,坐标转换，数据处理系统将反射片中心作为坐标转换公共点，将模型点云数据的坐标数据转换为施工绝对坐标系的坐标数据；

步骤S5,点云拼接，数据处理系统将各个相邻测点采集的区段点云数据进行拼接，形成模型点云数据；

步骤S6,姿态偏差值计算，在模型点云数据中，在同一隧道轴向坐标上选取至少三个点坐标，通过选取点的坐标对管片的圆心坐标进行计算，生成拟合圆心坐标；将拟合圆心坐标与设计坐标进行比较，获取管片姿态偏差值。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：在执行步骤S5后，执行步骤S51,采样精简，对模型点云数据进行采样精简。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于，步骤S51采用混合曲率采样法，包括：

步骤S511，读入模型点云数据，设置采样百分比；

步骤S512，按照设置采样百分比对模型点云数据进行随机采样，获取样本坐标数据；

步骤S513，使用样本坐标数据构建空间单元格，依次对空间单元格的各个坐标点建立邻域；

步骤S514，依次计算空间单元格各个坐标点及其邻域内各点的曲率值，将所有坐标点曲率值的加权平均数设置为比较阈值；

步骤S515，将空间单元格各个坐标点及其邻域内各点的曲率值与比较阈值进行对比，小于比较阈值的做删除标记，大于比较阈值的保存；

步骤S516，对曲率值小于比较阈值的空间单元格的坐标点做随机采样，取消删除标记，然后保存；

步骤S517，存储采样后的坐标点，生成样本点云数据。

4.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于，在执行步骤S51后，执行步骤S52，数据去噪，对采样精简后的样本点云数据进行数据去噪。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：在步骤S6中，采集至少4个均匀分布在同一横截面的点坐标。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：步骤S6中选取的同一横截面的采集点位于管片环缝、纵缝的交点位置。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：隧道轴线为曲线的区域测点间隔距离小于隧道轴线为直线的区域测点间隔距离。

8.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：在进行数据采集时，所述三维激光扫描仪与在待测管片上的入射角小于70°。

9.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描技术的盾构管片姿态测量方法，其特征在于：在步骤S5,将反射片中心作为平面标靶，对相邻测点采集的区段点云数据进行拼接。