(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210725665.3 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 中国石油大 学 （北京） 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 杨悦　刘啸奔　张东　张宏　 江金旭　武学健　 (74)专利代理 机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 1 1205 专利代理师 胡明霞　黄健 (51)Int.Cl. G06T 17/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 管道几何特 征分析方法、 装置和电子设备 (57)摘要 本申请提供管道几何特征分析方法、 装置和 电子设备， 该管道几何特征分析方法包括： 采用 三维激光扫描技术， 获取目标管道的表面的点云 数据， 点云数据包括多个采样点的三维坐标信 息； 对多个采样点的三维坐标信息进行预处理， 得到多个采样点的校正三维坐标信息； 将校正三 维坐标信息转化为柱坐标信息； 对柱 坐标信息进 行在柱坐标系进行拟合处理， 得到第一曲面； 删 除第一曲面上焊缝对应的曲面部分， 并在曲面部 分的区域补充目标曲面， 得到第二曲面； 根据第 二曲面， 确定目标管道的轴向不直度的分布范围 和/或环向不圆度的分布范围， 能够提高目标管 道几何特 征的分析效率和分析准确度。 权利要求书2页 说明书9页 附图8页 CN 115147544 A 2022.10.04 CN 115147544 A 1.一种管道几何特 征分析方法， 其特 征在于， 包括： 采用三维激光扫描技术， 获取目标管道的表面的点云数据， 所述点云数据包括多个采 样点的三维坐标信息； 对所述多个采样点的三维坐标信息进行预处理， 得到多个采样点的校正三维坐标信 息， 所述预 处理包括： 采样处理、 三角面片化处理、 平滑处理、 拟合中轴线、 裁剪处理、 对齐处 理和异常波动处 理； 将所述校正 三维坐标信息转 化为柱坐标信息； 对所述柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处 理， 得到第一曲面； 删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分， 并在所述曲面部分的区域补充目标曲面， 得到 第二曲面； 根据第二曲面， 确定所述目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向不圆度的分布 范围。 2.根据权利要求1所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 所述对所述柱坐标信 息 进行拟合得到第一曲面， 包括： 通过多次B样条插值方法， 将所述柱坐标信息拟合成第一曲面。 3.根据权利要求1所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 所述删除第 一曲面上螺 旋焊缝对应的曲面部分， 并在所述曲面部分的区域补充目标曲面， 得到第二曲面， 包括： 在所述第一曲面上， 截取目标 管道的螺 旋焊缝的曲面部分并删除； 通过多次B样条插值方法， 在所述曲面部分的区域补充目标曲面， 得到所述第二曲面。 4.根据权利要求1至3任一项所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 根据第二曲 面， 确定所述目标 管道的轴向不 直度的分布范围， 包括： 确定所述目标 管道的多个轴向截面； 针对每个轴向截面， 根据所述第 二曲面上所述轴向截面的柱坐标信 息确定所述轴向截 面的轴向不 直度； 根据所述多个轴向截面的轴向不直度， 确定所述轴向不直度随所述目标管道的轴向位 置的第一变化曲线图， 所述第一变化曲线图表示所述目标 管道的轴向不 直度的分布范围。 5.根据权利要求4所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 所述根据 所述第二曲面 上所述轴向截面的柱坐标信息确定所述轴向截面的轴向不 直度， 包括： 采用以下公式确定所述轴向截面的轴向不 直度： M＝(Rtrue‑Rnominal)/th； 上式中， M为所述轴向不直度， Rtrue为根据所述第二曲面确定的所述目标管道的实际半 径， Rnominal为所述目标 管道的标称半径， th为所述目标 管道的壁厚。 6.根据权利要求1至3中任一项所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 根据所述 第二曲面， 确定所述目标 管道的环向不圆度的分布范围， 包括： 确定所述目标 管道的多个环向截面； 针对每个环向截面， 根据所述第 二曲面上所述环向截面的柱坐标信 息确定所述环向截 面的环向不圆度； 根据所述多个环向截面的环向不圆度， 确定所述环向不 圆度随所述目标管道的轴向位 置的第二变化曲线， 所述第二变化曲线表示所述目标 管道的环向不圆度的分布范围。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115147544 A 27.根据权利要求6所述的管道几何特征分析方法， 其特征在于， 所述根据 所述第二曲面 上所述环向截面的柱坐标信息确定所述环向截面的环向不圆度， 包括： 采用以下公式确定所述环向截面的环向不圆度： λOvality＝(Dmax‑Dmin)/Dnominal； 上式中， λOvality为所述环向不圆度， Dmax为根据所述第二曲面确定的所述环向截面最大 外径， Dmin为根据所述第二曲面确定的所述环向截面最小外径， Dnominal为目标管道的标称外 径。 8.一种管道几何特 征分析装置， 其特 征在于， 包括： 获取模块， 用于采用三维激光扫描技术， 获取目标管道的表面的点云数据， 所述点云数 据包括多个采样点的三维坐标信息； 预处理模块， 用于对所述多个采样点的三维坐标信息进行预处理， 得到多个采样点的 校正三维坐标信息， 所述预处理包括： 采样处理、 三角面片化处理、 平滑处理、 拟合中轴线、 裁剪处理、 对齐处 理和异常波动处 理； 转化模块， 用于将所述校正 三维坐标信息转 化为柱坐标信息； 拟合模块， 用于对所述柱坐标信息进行在柱坐标系进行拟合处 理， 得到第一曲面； 补充模块， 用于删除第一曲面上焊缝对应的曲面部分， 并在所述曲面部分的区域补充 目标曲面， 得到第二曲面； 确定模块， 用于根据第二曲面， 确定所述目标管道的轴向不直度的分布范围和/或环向 不圆度的分布范围。 9.一种电子设备， 其特征在于， 包括： 处理器、 存储器及存储在存储器上并可在处理器 上运行的计算机程序， 处理器执行计算机程序时实现如权利要求 1至7中任一项 所述的管道 几何特征分析方法。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质中存储有计算机 执行指令， 所述计算机执行指 令被处理器执行时用于实现如权利要求 1至7中任一项 所述的 管道几何特 征分析方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115147544 A 3