[發明專利]基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法

在審

• 申請號: 201610726627.4
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN107784691A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 王海英;羅興隆;潘斯勇
• 申請（專利權）人: 上海寶冶集團有限公司
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所31216
• 代理人: 蔣晏雯

技術領域

本發明涉及一種曲邊界擬合方法，具體的說是基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法。

背景技術

目前三維逆向建模技術的操作流程是：通過掃描儀多站點采集數據，先配準掃描的多站點點云數據，然后再進行曲邊界擬合并逆向建模。點云是指在逆向工程中通過測量儀器得到的產品外觀表面的點數據集合；由于點云數據采集過程中，會出現光柵照不到的位置、掃描儀精度不高、加工工藝要求倒角等一系列外在影響，加上配準過程中，數據基準也會有偏差，點云的重疊部分模糊，特別是曲邊界上會出現“霧化”現象。這對鋼構件逆向建模造成很大阻礙，因為鋼構件在預拼裝配準階段，嚴重依賴曲邊界尤其是定位孔的邊界確定。根據鋼構件實體較大，但是特征集中的特點，掃描過程中只獲取構件特征集中的部分，如接口，螺栓定位孔的地方。避免了整體掃描時間長、掃描出來點云質量不高。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的缺陷，提供一種基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，解決了鋼構件三維逆向建模技術中曲邊界識別困難的問題。

為了解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

一種基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟一：站點設置與掃描

根據鋼構件的特征設置站點的數量及位置，正對構件并將構件按照站點分別進行掃描，獲得帶曲邊界信息的點云數據；

步驟二：各站點云數據的逆向建模

依次取各個站點的點云數據，進行點云處理，將各個點云數據轉化為三角面片，再進行逆向建模，基于鋼構件的已知特征生成曲邊界；

步驟三：各站逆向模型的特征配準

將已經生成曲邊界的各站點的點云數據得到的逆向模型，通過點云基準點進行配準，配準的同時對曲邊界做精準修正。

所述的基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，其特征在于，步驟一中所述的鋼構件的特征為接口、連接位置、帶構件的特征、安裝孔。

所述的基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，其特征在于，所述點云處理指噪音去除、點云修復。

本發明的有益效果是：用帶有特征的“單站點云”數據逐個擬合建模，再對擬合的模型進行配準。大幅度提高曲邊界識別的精準度，也節省了很多時間。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發明作進一步的詳細說明：

圖1為本發明的流程圖。

圖2為構件的多站點掃描示意圖。

具體實施方式

根據鋼構件實體較大，但是特征集中的特點，掃描過程中只獲取構件特征集中的部分，如接口，螺栓定位孔的地方。避免了整體掃描時間長、掃描出來點云質量不高。基于已知構件特征，采用“先擬合后配準”方法，能快速識別出曲邊界，匹配過程中又完成了一次精度的修正。對實現帶有特征曲邊界的曲面重建，尤其是對安裝孔的邊界的識別作用很大。基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，在其他的反求工程中應用存在一定的局限性。

本發明是基于建筑鋼構件特征的快速曲面邊界擬合方法，采取了單站點云逐個處理，曲面生成后再配準的方法。首先，從采集點云數據開始就有針對性的對特征集中的地方，如接口，安裝孔位的構件部位多站掃描，得出有針對性的點云數據；然后，在點云擬合階段，已知鋼構件曲邊界特征的情況下，通過對單站點云的擬合，就能得出比較清晰的邊界線；最后，各站點云擬合出的逆向模型再通過點云基準點配準到一起，曲邊界信息得到進一步的修正，曲邊界逆向模型配準完成，從而達到整個構件曲面模型重建的目的。總結以上內容主要包含點云處理、曲邊界提取、特征配準擬合三個主要步驟。

如圖1所示：一種基于鋼構件特征的曲邊界擬合方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟一：站點設置與掃描

根據鋼構件的特征設置站點的數量及位置，圖中N代表站點的總數量，i代表單個站點，首先選擇一個站點i，正對構件并將構件按照站點單個分別進行掃描，獲得帶曲邊界信息的點云數據；掃描時重點掃描連接位置及帶構件特征的部位，盡量正對構件，尤其是帶安裝孔的部分；以圖2為例，將示意構件，按照a、b、c、d四個站點分別進行掃描，獲得帶曲邊界信息的點云數據。

步驟二：各站點云數據的逆向建模

依次取各個站點的點云數據，進行進行噪點去除、刪除、點云修復等一系列點云處理，將各個點云數據轉化為三角面，再將所有的三角面形成三角面片，再進行逆向建模，基于鋼構件的已知特征生成曲邊界；

步驟三：各站逆向模型的特征配準

將已經生成曲邊界的各站點的點云數據得到的逆向模型，通過點云基準點進行配準，配準后還可以對曲邊界做精準修正。