基于激光线扫描三维重构的扩径管道直径及圆度测量方法

臧春华， 王海舰， 高兴宇， 纪红刚， 王 琨， 赵立新， 邱南聪

（1.广东省珠海市质量计量监督检测所， 广东 珠海 519060； 2.桂林电子科技大学， 广西 桂林 541004）

0 引言

管道在给水、排气、供煤气、长距离输送石油和天然气等各种工业装置中用途广泛，不同应用场合对管道的尺寸要求多种多样， 因此需要根据需求对管道进行扩径[1-2]。管道扩径过程中需要对主要参数指标直径和圆度进行实时在线监测，为工作人员提供精准的测量数据[3-4]。

针对被测管道具有直径大， 管道过长， 数量多等特点， 本系统提出了一种基于激光线扫描三维重构的管道检测系统， 对各种尺寸和长输出的管道都能进行直径和圆度的测量，提高了检测的精确度和工作效率。通过激光线扫3D 相机传感器获取管道的外部轮廓线的点云数据，利用上机位对得到的点云数据进行分析， 然后采用点云拼接技术进行三维重构， 最后通过最小二乘法计算管道直径尺寸和圆度。 基于不同尺寸大小的管道具有不同的测量方法，本系统将被测管道进行分类测量，将半径小于485mm 的管道和半径大于485mm 的管道分别进行测量，提高工作效率。

1 整体结构设计

管道直径及圆度检测系统整体结构包括传感器位置控制系统，传感器角度控制系统， 升降系统及人机交互界面，整体框架如图1 所示。

图1 系统整体框架结构Fig.1 Overall framework structure of the system

首先将管道放置在升降系统上，通过升降系统进行调整使管道中心与整体系统中心基本一致。通过步进……