[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010818815.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111947595A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖先剛;夏超;李雄;許金翔;張曉輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南通諾德瑞海洋工程研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/24
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/24;G01B11/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京智乾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11552
• 代理人: 華冰

本發(fā)明提供了一種基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法，包括：第一步驟：在多個(gè)測(cè)站通過(guò)激光3D掃描執(zhí)行艦船外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集；第二步驟：執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，將各個(gè)測(cè)站得到艦船外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲消除、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和拼接；第三步驟：執(zhí)行拼接誤差控制，使得點(diǎn)云的拼接的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)；第四步驟：將拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分割；第五步驟：對(duì)數(shù)據(jù)分割后得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)片段執(zhí)行曲面反求，以進(jìn)行曲線和曲面的擬合；第六步驟：執(zhí)行誤差控制，使得曲線和曲面的擬合誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于船舶改裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)是上世紀(jì)九十年代中期開(kāi)始出現(xiàn)的一項(xiàng)高新術(shù)，目前在船舶工業(yè)已應(yīng)用地非常廣泛。2003年，荷蘭科學(xué)家成功地將光學(xué)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于艦船維修中，他們將需改建或已損壞的艦船區(qū)域進(jìn)行測(cè)量后進(jìn)行模型重建，并使用通用的CAD/CAM軟件進(jìn)行工程造型構(gòu)造，制造新的船殼來(lái)替換損壞的區(qū)域，降低了測(cè)量、大大縮短了工程圖制作等人工耗時(shí)。

激光掃描測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)掃描船體獲得上億萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)和顏色信息，在通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的拼接完成整個(gè)物體表面形狀的擬合，利用配套軟件進(jìn)行建模處理，得到物體的三維立體模型，將激光掃描測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于艦船逆向工程可以快速獲取目標(biāo)實(shí)物的精細(xì)三維坐標(biāo),生成具有可測(cè)量性的高精度、高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù),利用配套軟件進(jìn)行建模處理,得到物體的三維立體模型、剖面圖、斷面圖、計(jì)算面積、體積,作為形體分析、深人設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

在船舶改造領(lǐng)域，期望提供一種高效的基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種高效的基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法，包括：

第一步驟：在多個(gè)測(cè)站通過(guò)激光3D掃描執(zhí)行艦船外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集；

第二步驟：執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，將各個(gè)測(cè)站得到艦船外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲消除、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和拼接；

第三步驟：執(zhí)行拼接誤差控制，使得點(diǎn)云的拼接的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)；

第四步驟：將拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分割；

第五步驟：對(duì)數(shù)據(jù)分割后得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)片段執(zhí)行曲面反求，以進(jìn)行曲線和曲面的擬合；

第六步驟：執(zhí)行誤差控制，使得曲線和曲面的擬合誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。

優(yōu)選地，艦船外形曲面件是由許多基本子曲面通過(guò)光滑連接、修整、剪裁、過(guò)渡拼合而成的復(fù)合曲面；

優(yōu)選地，分割后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)被發(fā)送至點(diǎn)云數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)模塊，為后續(xù)的同類(lèi)特征識(shí)別提供基礎(chǔ)。

優(yōu)選地，點(diǎn)云的拼接的誤差的預(yù)定范圍是10mm以內(nèi)的范圍。

優(yōu)選地，采用NK軟件執(zhí)行曲面反求。

優(yōu)選地，第五步驟采用最小二乘法逼近來(lái)進(jìn)行樣條曲線、曲面擬合，來(lái)控制最大允許公差。

由此，本發(fā)明提供了一種高效的基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1是船舶逆向工程的流程圖。

圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的基于三維激光掃描的船舶外板逆向建模實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。

圖3示意性地示出了船體外板點(diǎn)云數(shù)據(jù)。