[發明專利]基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法

有效

• 申請號: 201710830286.X
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107702651B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 何萬濤;郭延艷;孟祥林;車向前;邊莉;李景賀;季旭
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 深圳市智科友專利商標事務所 44241
• 代理人: 曲家彬

1.基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法，其特征在于：該方法由以下步驟實現：

步驟1.將被測葉片置于測量系統的工作臺上，測距傳感器獲取被測葉片需要測量曲面內上部、中部和下部的三條截面線上待擬合的點云數據，依據采集到需要測量曲面內的三條截面線上待擬合的點云數據，分別進行三條曲線擬合；

步驟2.基于步驟1擬合的三條曲線進行放樣曲面重建；

步驟3.采用主成分分析方法求取步驟2重構曲面和被測葉片模型上對應的曲面的主方向，并進行測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系初步匹配, 完成坐標系的初步配準；

步驟4.基于上述步驟3的初步配準結果，對被測葉片需要測量曲面進行規劃區域自動掃描，獲取被測葉片需要測量曲面內密集的的點云數據，用于后續的精確配準優化；

步驟5.構建基于測距傳感器的信噪比優化模型，對步驟4獲取的被測葉片需要測量曲面內信噪比值大于70%的點云數據，進行迭代計算獲得最優的配準結果。

2.根據權利要求1所述的基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法，其特征在于：該方法步驟1中測距傳感器獲取被測葉片需要測量曲面內上部、中部和下部的三條截面線上待擬合的點云數據，依據采集到需要測量曲面內的三條截面線上待擬合的點云數據，進行分別進行三條曲線擬合的方法步驟是：

步驟1.將被測葉片置于測量系統的工作臺上，調整被測葉片與測距傳感器的距離及方向，使被測葉片的全部測量點全部在測距傳感器的測量范圍內,設置測距傳感器的測量景深方向與測量系統的Z軸方向相同；

步驟2. 測距傳感器在Z軸坐標值恒定的狀態下，確定測量起始點和終止點，測距傳感器起始點至終止點沿水平X軸方向線性進行掃描測量，獲取一組測量起始點與終止點連線Z軸坐標距離在測距傳感器有效測量范圍內的測量點數據；

步驟3.利用步驟2獲取一組測量點數據中，擬合出被測葉片該掃描截面曲線；

步驟4. 測量系統將步驟3擬合出被測葉片該掃描截面曲線作為測量路徑，對被測葉片該掃描截面進行掃描測量，獲取一組掃描測量點數據；

步驟5.對步驟4獲取一組掃描測量點數據中，每個掃描測量點數的數據進行判斷，當所有掃描測量點數據中的Z軸坐標值全部在測距傳感器有效景深范圍內，本次掃描測量結束，保留測量數據，則進行步驟7，當掃描測量點數據中的Z軸坐標值有超出傳感器有效測量范圍的描測量點，則進行步驟6；

步驟6. 當掃描測量點數據中的Z軸坐標值有超出傳感器有效測量范圍的描測量點時，重復步驟3，利用步驟4獲取一組測量點數據，重新擬合出被測葉片該掃描截面曲線，按本步驟擬合出被測葉片該掃描截面曲線重復步驟4和步驟5；

步驟7. 步驟5判斷當所有掃描測量點數據中的Z軸坐標值全部在傳感器有效測量范圍內，進行進行曲線擬合。

3.根據權利要求1所述的基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法，其特征在于：該方法步驟1中測距傳感器獲取被測葉片需要測量曲面內上部、中部和下部的三條截面線上待擬合的點云數據，依據采集到需要測量曲面內的三條截面線上待擬合的點云數據，進行分別進行三條曲線擬合的方法是，搜索掃描算法，由以下步驟實現：

步驟1.在調整好傳感器和葉片的相對位置關系后，以固定的采樣間距采集2個點；

步驟2.根據步驟1采集2個點之間的距離差，在測量的Z方向自動調整傳感器與被測葉片之間的距離；

定義：

待測量點集為

測量點集對應的Z坐標值為

為傳感器的最佳測量距離；

計算公式如下：。

4.根據權利要求1所述的基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法，其特征在于：三條曲線擬合的方法是采用三次B-spline樣條插值擬合方法，數學表達式如下：

式中為控制頂點，為B樣條的次數，這里選為3，為標準B樣條基函數，參數構成的參數集。

5.根據權利要求1所述的基于測距傳感器的四軸測量系統坐標系與被測葉片模型坐標系的配準方法，其特征在于：步驟2中擬合的三條曲線進行放樣曲面重建；是采用放樣曲面進行曲面重建，在本步驟中采用的B樣條曲面放樣，數學表達式如下：

這里個控制點用來構造3D控制網格，和是在和方向分別具有和階的標準的B樣條基函數，所有通過步驟（2）插值擬合獲得的截面曲線是B樣條曲面的方向等參數曲線，而方向參數通過計算第條曲線的個參數的平均值得到。