[發明專利]一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法

在審

• 申請號: 202010375968.8
• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111504191A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 汪俊;張煜奇;張沅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/24;G01C21/20
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉林峰

1.一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1.掃描路徑規劃：針對單個待測零件，進行掃描路徑規劃，實現零件實測數據的自動獲??；

S2.模型轉換：將步驟S1得到的單個零件的實測數據，進行模型轉換，對齊實測數據和理論數模；

S3.零件特征提取及特征處理：進行零件實測數據的特征提取，計算零件相應特征指標，對比數模特征實現零件質量分析以及關鍵指標評價。

2.根據權利要求1所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于：所述步驟S1中，針對單個待測零件，進行掃描路徑規劃具體包括以下步驟：

(1)對于單個零件，獲取零件點云數模；

(2)基于零件數模，擬合零件各項特征；

(3)設計掃描路徑優化方程，實現掃描路徑規劃。

3.根據權利要求2所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于：所述步驟(2)中的擬合零件各項特征步驟具體包括：

A.針對數模點云上的每一點，構建其鄰域點集的協方差矩陣，進行SVD分解，從而求解出該點的法矢；

B.基于霍夫檢測方法，對數模進行各項特征擬合，包括主法矢和主軸。

4.根據權利要求2所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于：所述步驟(3)中規劃掃描路徑的過程包括以下步驟：

A.選取零件表面尺度最大的特征作為初始位置；

B.基于特征對零件進行分區，每個分區內使用行切法，根據不同零件分區設置不同的掃描參數，生成連續的掃描路徑；

C.對連續的掃描路徑進行離散化處理，獲得若干離散的點坐標；

D.結合點云法矢信息，利用離散的3D點生成6D的路徑點；

E.確定6D路徑點的連接順序，規劃路徑，進行碰撞檢測，完成掃描路徑規劃；

F.基于規劃的掃描路徑進行掃描，完成數據的自動獲取。

5.根據權利要求1所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于：所述步驟S2中模型轉換方法包括以下步驟：

(1)基于實測數據，進行點云數據的預處理，預處理包括濾波、法矢計算和去噪；

(2)基于實測數據提取關鍵點，描述關鍵點特征，隨后與步驟S1中的數模進行隨機匹配，實現粗配準；

(3)利用ICP算法，實現實測數據與理論數模的精配準，完成配準。

6.根據權利要求5所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于，所述步驟(2)中具體包括以下步驟：

A.劃分柵格，基于迭代最遠距離采樣對數據進行采樣，提取關鍵點；

B.針對實測數據和數模點云，基于SIFT3D特征描述子對關鍵點進行特征描述；

C.隨機對實測數據和數模點云的特征進行匹配，選取匹配數最高的匹配結果為粗配準結果。

7.根據權利要求1所述的一種基于三維激光掃描的航空零件自動快速測量方法，其特征在于：所述步驟S3中提取零件特征及質量分析的方法包括以下步驟：

(1)對實測數據的各項特征進行擬合，如平面的主法矢或圓柱的主軸等；

(2)基于實測數據的擬合特征，計算特征相應指標；

(3)經過模型轉換后，實測數據特征位置與數模點云特征存在映射關系，數模點云特征已在步驟S1中計算得到，將數模點特征和零件實測數據特征進行對比分析，從而評估航空零件質量。