[发明专利]基于激光点云的固体火箭发动机内腔体积测量方法及装置

权利要求书

1.基于激光点云的固体火箭发动机内腔体积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，利用线激光位移传感器采集固体火箭发动机内腔内表面的位移值，利用D-H矩阵将线激光位移传感器采集到的数据转换为固体火箭发动机内腔三维点云数据；

步骤2，设待检测的固体火箭发动机内腔的设计半径为R，采用基于半径R的均值滤波方法对固体火箭发动机内腔三维点云数据进行精简；

步骤3，对精简后的固体火箭发动机内腔三维点云数据利用基于点云切片的体积测量方法进行求取固体火箭发动机内腔体积，具体步骤为：

步骤3.1，利用基于空间格网划分的密度法确定切片宽度，根据切片宽度对精简后的点云数据进行剖切得到系列点云切片；

步骤3.2，选择XOY平面为投影面，将通过切片得到的各层点云进行投影得到投影轮廓线，其投影点个数为K，在投影轮廓线上任选一点作为初始点P₁，其中下标1为该点的索引值，按照顺时针方向依次遍历投影轮廓线上所有的点直到P_K；

步骤3.3，利用Delaunny三角网算法构建三角网，并保存每个三角形的顶点的索引值到矩阵tri[m,3]，其中m是三角形的个数；

步骤3.4，提取矩阵tri[m,3]的第一行，即第一个三角形的顶点的索引值，可得到三角形三个顶点坐标，由三角形面积计算公式可求出该三角形的面积并保存下来，三角形面积计算公式如式(1)：

其中，(x₁,y₁)，(x₂,y₂)，(x₃,y₃)是三角形的顶点坐标；

步骤3.5，重复步骤3.4，直到矩阵tri[m,3]的最后一行，所有三角形面积计算并保存完毕，累加所有三角形的面积如式(2)所示，得到每层点云切片的面积；

式中，s_i是第i个三角形的面积，S_j是第j层点云切片的面积，r是三角网中三角形的数量，t为点云切片的层数；

步骤3.6，利用点云切片的面积与切片宽度计算出每部分内腔体积，如式(3)所示，将各部分的体积进行累加，如式(4)所示，可得到固体火箭发动机燃烧室内腔的体积；

v_j＝S_j*δ (3)

式中，v_j是第j部分的体积，δ是切片宽度，V是燃烧室内腔体积。

2.根据权利要求1所述的基于激光点云的固体火箭发动机内腔体积测量方法，其特征在于，所述步骤1中利用线激光位移传感器采集固体火箭发动机内腔内表面的位移值，利用D-H矩阵将线激光位移传感器采集到的数据转换为固体火箭发动机内腔三维点云数据，具体步骤为：

步骤1.1，结合线激光位移传感器沿固体火箭发动机轴线的运动以及固体火箭发动机自身的旋转运动，等间隔采集固体火箭发动机内腔表面的位移值，将线激光位移传感器采集到的数据进行D-H建模，可得D-H矩阵：

α_s a_s θ_s d_s

步骤1.2，将线激光位移传感器采集到的数据分别与D-H矩阵相乘，从而将线激光位移传感器采集到的数据转换成三维点云坐标，最终将线激光位移传感器采集到的数据转换为固体火箭发动机内腔三维点云数据。