[发明专利]一种基于激光跟踪的设备圆形端口建模方法

说明书

一种基于激光跟踪的设备圆形端口建模方法，属于核电站工程测量技术领域，方法包括：步骤S01，建模终端接收到激光跟踪仪采集若干个设备圆形端口三维坐标点。步骤S02，建模终端将全部的设备圆形端口三维坐标点的数据重心化后采用奇异值分解算法拟合出圆形端口所在平面方程，计算每个设备圆形端口三维坐标点到设备圆形端口所在平面的法向偏差。步骤S03，建模终端计算优化获得最佳设备圆形端口圆心及最佳设备圆形端口半径。步骤S04，建模终端发现有异常点，将异常点全部剔除并回到步骤S02，否则进入步骤S05。步骤S05，建模终端构建模型。本发明快速准确对设备圆形端口建模，且不用计算初始值，减少了计算量，方便实用。

技术领域

本发明属于核电站工程测量技术领域，尤其是涉及一种基于激光跟踪的设备圆形端口建模方法。

背景技术

核电主设备安装精度要求很高，为了确保测量精度，需要采用激光跟踪仪采集数据并进行建模，如主泵、反应堆压力容器、蒸汽发生器、主管道、波动管等。这些设备的端口都为圆形，在对这些设备进行空间模拟装配时需要提前进行逆向建模。这些圆形端口并非水平放置或竖直放置，绝大多数情况下都属于空间放置，因此对设备圆形端口进行建模的关键是确定空间圆的特征参数，包括空间圆圆心、空间圆所在平面及空间圆半径。目前已有的一些方法计算准确度不高，难以满足核电主设备安装精度要求。

例如，发明专利申请公布号CN112017232A，公布日2020年12月1日，发明的名称为图像内圆形图案的定位方法、装置及设备，该申请案公开了图像内圆形图案的定位方法，包括：根据图像内目标圆形的初步边缘位置，向目标圆形的边缘分布设置多个虚拟卡尺；分别获取各虚拟卡尺所在区域的最小外接矩形；分别获取各最小外接矩形内对应于边缘的轮廓点位置信息；根据各轮廓点位置信息，计算获取目标圆形的半径和圆心。该发明虽然能够精确快速地对图像中的圆形图案进行定位，但是计算准确度不高，不利于对圆形物体进行建模。

发明内容

本发明克服了现有技术中对空间圆计算准确度不高，不利于对圆形物体进行建模的问题，提出了一种快速准确对设备圆形端口建模的基于激光跟踪的设备圆形端口建模方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于激光跟踪的设备圆形端口建模方法，方法包括：

步骤S01，建模终端接收激光跟踪仪采集的若干个设备圆形端口三维坐标点的数据；

步骤S02，建模终端将全部的设备圆形端口三维坐标点的数据重心化后采用奇异值分解算法拟合出圆形端口所在平面方程，然后根据圆形端口所在平面方程及平面方程的系数和平面方程的常数获得每个设备圆形端口三维坐标点到设备圆形端口所在平面的法向偏差；

步骤S03，建模终端通过全部的设备圆形端口三维坐标点的数据、圆形端口所在平面方程的系数和常数、每个设备圆形端口三维坐标点到设备圆形端口所在平面的法向偏差，计算优化获得设备圆形端口最佳设备圆形端口圆心及最佳设备圆形端口半径；

步骤S04，建模终端通过设备圆形端口所在平面的最佳方程的最佳系数和最佳常数、最佳设备圆形端口圆心、最佳设备圆形端口半径求得每个设备圆形端口三维坐标点的空间偏差值后，计算空间偏差RMSE值，将每个设备圆形端口三维坐标点的空间偏差值与空间偏差RMSE值对比，若空间偏差值超过预设倍数空间偏差RMSE值，则这些空间偏差值、空间偏差RMSE值对应的三维坐标点为异常点，将异常点全部剔除并回到步骤S02，否则进入步骤S05；

步骤S05，建模终端通过设备圆形端口所在平面的最佳方程的最佳系数和最佳常数、最佳设备圆形端口圆心、最佳设备圆形端口半径，对设备圆形端口构建模型。

本方法不用计算初始值，减少了计算量，方便实用。取样的三维坐标点较多，保证了计算的全面和准确。计算过程中，会不断计算去除异常点，然后重新获取最佳参数，大大提高了建模的准确性。