[發明專利]基于柔性裝配中的工件配準方法及系統

有效

• 申請號: 201210266896.9
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN102880737A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 燕必希;董明利;呂乃光;王君;陳萌
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 賀持緩

1.一種基于柔性裝配中的工件配準方法，其特征在于，包括：

通過三維掃描儀對待裝配工件進行掃描得到實測點云數據集；

計算設備對所述實測點云數據集進行掃描取樣，得到精簡點云數據集；

所述計算設備獲取所述CAD模型數據集的特征四點集，以及獲取與所述CAD模型數據集相匹配的精簡點云數據集的特征一致四點集，所述特征四點集合與所述特征一致四點集形成一組匹配數據集；

所述計算設備在所述一組匹配數據集中利用四元素法計算所述精簡點云數據集和CAD模型數據集對應的一組歐氏變換矩陣；

所述計算設備根據所述一組歐式變換矩陣對所述精簡點云數據集進行旋轉平移變換，將與所述CAD模型數據集一致性程度最大的點云數據作為配準結果。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算設備依據點云數據精簡算法對所述實測點云數據集進行掃描取樣，得到精簡點云數據集的步驟包括：

計算設備在獲取到實測點云數據集后對所述實測點云數據集進行預設取樣率的隨機取樣；

所述計算設備對隨機取樣后的點云數據集進行曲率計算，得到與所述隨機取樣后的點云數據集相對應的高斯曲率集；

所述計算設備對所述隨機取樣后的點云數據集進行排序，抽取排序后的高斯曲率集中的排前的預設個數的點云數據作為所求的精簡點云數據集。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算設備獲取所述CAD模型數據集的特征四點集，以及獲取與所述CAD模型數據集相匹配的精簡點云數據集的特征一致四點集的步驟包括；

所述計算設備在CAD模型數據集中選擇曲率最大點作為第一個特征點;

所述計算設備尋找距離所述第一個特征點最長的第二個特征點；

所述計算設備尋找第三個特征點，所述第三個特征點距離所述第二個特征點最長，并且所述第二個特征點與所述第一個特征點所形成的第一矢量和所述第二個特征點與所述第三個特征點所形成的第二矢量具有最大夾角；

所述計算設備尋找第四個特征點，所述第四個特征點距離所述第三個特征點距離最長，并且所述第四個特征點與所述第三個特征點所形成的第四矢量和所述第三個特征點與所述第二個特征點所形成的第三矢量具有最大夾角，所述第一個特征點、第二個特征點、第三個特征點、第四個特征點的混合積最小。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算設備在所述一組匹配數據集中利用四元素法計算所述精簡點云數據集和CAD模型數據集對應的一組歐氏變換矩陣的步驟包括：

所述計算設備計算所述CAD模型數據集的特征四點集的第一重心坐標和所述精簡點云數據集的所述特征一致四點集的第二重心坐標；

所述計算設備通過所述特征四點集和所述特征一致四點集、所述第一重心坐標和所述第二重心坐標構造協方差矩陣；

所述計算設備通過所述協方差矩陣構造一個對稱矩陣；

所述計算設備計算所述對稱矩陣對的特征值所對應的單位特征向量，得到一組歐式變換矩陣的旋轉矩陣：

所述計算設備通過所述第一重心坐標、所述第二重心坐標和所述旋轉矩陣計算所述一組歐式變換矩陣的平移向量。

5.根據權利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，所述計算設備根據所述一組歐式變換矩陣對所述精簡點云數據集進行旋轉平移變換，將與所述CAD模型數據集一致性程度最大的點云數據作為配準結果的步驟包括：

所述計算設備計算所述一組歐式變換矩陣變換后的所述精簡點云數據集與所述CAD模型數據集對應的一組均方誤差，所述一組歐式變換矩陣的個數與所述一組均方誤差的個數相同；

所述計算設備從所述一組均方誤差中查找最小的均方誤差，則該最小的均方誤差所對應的精簡點云數據集和所述CAD模型數據集一致性最大。