[發(fā)明專利]三維掃描建模結合懸掛法獲取物體重心的方法

在審

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112308902A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設計）人: 姜軼帆;王莉;張新宇
• 申請（專利權）人: 東風汽車股份有限公司
• 主分類號: G06T7/66
• 分類號: G06T7/66;G06T17/00;G01M1/12
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎;舒景景

本發(fā)明公開了一種三維掃描建模結合懸掛法獲取物體重心的方法，包括如下步驟：1)在物體和吊繩上粘貼定位標志點；2)利用吊繩將物體懸掛起來，靜止后利用三維掃描設備對物體和吊繩進行三維掃描；3)改變懸掛點后重復步驟2)；4)將兩次掃描得到的三維數(shù)據(jù)導入到三維建模軟件中，對其中的定位標志點進行識別，基于定位標志點的與預先建立的數(shù)模進行位置擬合，從而將兩次掃描的定位標志點放到正確的坐標位置；5)求取兩次懸掛時吊繩的直線空間位置，兩直線交點或最短連線中點的坐標，即為物體的重心坐標。該方法測量效率高，耗時短，獲取的重心坐標準確度較高，特別適用于復雜組合體總成的重心坐標測量。

技術領域

本發(fā)明涉及一種確定物體重心的方法，特別是指一種三維掃描建模結合懸掛法獲取物體重心的方法。

背景技術

整車開發(fā)時需要知道零部件的重量及重心位置，獲得重量的方法很簡單，但獲取零部件重心尤其是復雜不規(guī)則零部件重心的方法往往比較困難。而在進行零部件分析，CAE模型搭建時需要用到零件重心，重心的準確程度往往會影響最后的計算分析結果。

目前，確定重心的方法主要有懸掛法和建模法。

懸掛法是在物體上標注記號點的方式，通過照片記錄三次吊裝位置，按照片中沿吊裝線延長線與照片中的定位點連線產(chǎn)生交點，根據(jù)照片中的交點后根據(jù)比例關系得到三維模型中對應的交點，從而獲得物體重心。懸掛法需要三次測量，利用三個面相交得出重心，因此誤差較大，且測得的重心坐標缺乏精確的手段放置到零件在整車上的正確坐標位置。

建模法是對物體建立高精度數(shù)模，再通過三維軟件的重心分析功能得到重心。這種方法僅限于結構簡單、密度均勻的物體。對于復雜零件，如果包括多種非金屬材料，帶調(diào)節(jié)機構、殼體、鏡托、電器件等多種結構(如后視鏡總成)，建模耗時長，而且數(shù)模不可能和實物一致，三維軟件就顯得無能為力，實際只能采用估算法，誤差很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、準確度高的三維掃描建模結合懸掛法獲取物體重心的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的三維掃描建模結合懸掛法獲取物體重心的方法，包括如下步驟：

1)在物體和吊繩上粘貼定位標志點；

2)利用吊繩將物體懸掛起來，靜止后利用三維掃描設備對物體和吊繩進行三維掃描；

3)改變懸掛點后重復步驟2)；

4)將兩次掃描得到的三維數(shù)據(jù)導入到三維建模軟件中，對其中的定位標志點進行識別，基于定位標志點的與預先建立的數(shù)模(包括掃描點云數(shù)模)進行位置擬合，從而將兩次掃描的定位標志點放到正確的坐標位置；

5)在數(shù)模的三維坐標系中，求取兩次懸掛時吊繩的直線空間位置，兩直線交點或最短連線中點的坐標，即為物體的重心坐標。理論上，兩條直線的交點為重心，但由于存在掃描或建模過程中存在一定誤差，兩條直線在空間中可能存在不相交的情況，此時取兩直線最接近的兩點的中點作為物體的重心。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，對于無法直接粘貼定位標志點的特定點，通過在其附近適當位置粘貼若干定位標志點作為參考點，以間接確定該特定點的位置；所述步驟4)中，在三維建模軟件中識別到上述參考點后，轉換得到所述特定點。以圓孔為例，其圓心一般可選作點特征，但無法直接在圓心處定位標志點，因此在孔的圓周邊緣粘貼三個定位標志點作為參考點來間接確定圓心的位置，在三維建模軟件中識別到三個參考點后，求取過這三個點的圓的圓心，即得到圓孔的圓心位置。

優(yōu)選地，所述步驟4)中，位置擬合的具體方法為：將對應于點特征的定位標志點與數(shù)模上的相應點特征對齊，和/或將對應于線特征的定位標志點與數(shù)模上的線特征對齊，從而將兩次掃描的定位標志點放到正確的坐標位置。