[发明专利]三维量测模拟取点系统及方法

权利要求书

1.一种三维量测模拟取点系统，运行于计算机中，该计算机连接有光学点云三维扫描仪，其特征在于，该三维量测模拟取点系统包括：

点云扫描模块，用于利用光学点云三维扫描仪针对待测产品的整个形面进行激光扫描得到待测产品的三维点云；

点云网格化模块，用于根据三角形网格化方法将所述三维点云进行三角形网格化得到网格化点云；

顶点计算模块，用于在网格化点云上任意选取一量测点，以该量测点相对于显示设备的屏幕法线作为射线，并找出该射线与网格化点云的相交线，以及根据所述法线方向最顶点仅有一个交点的原则在相交线上计算出量测点在待测产品表面上对应的初步坐标；以及

量测点计算模块，用于以量测点的初步坐标为中心，采用空间包围盒算法在量测点周围找出与量测点临近的所有三角形，将所有三角形的中心点进行平面拟合得到拟合平面的中心点及法向，并将拟合平面的中心点及法向量作为量测点的实际坐标与法向量。

2.如权利要求1所述的三维量测模拟取点系统，其特征在于，该系统还包括碰撞检测模块，该碰撞检测模块用于：

从测针三维模型中获取测针的当前坐标，根据该测针的当前坐标与所量测点的实际坐标构建该测针的量测运动路径；

判断测针的量测运动路径与待测产品的网格化点云是否有交点；

若测针的量测运动路径与所述网格化点云有交点，则说明测针待测产品表面发生碰撞，需重新在网格化点云上选取量测点；

若测针的量测运动路径与所述网格化点云没有交点，则将所述量测点的实际坐标与法向量、以及测针的量测运动路径显示在显示设备上。

3.如权利要求1所述的三维量测模拟取点系统，其特征在于，所述的三角形网格化方法包括将点云三角形化后的三角形外接圆内没有点原则、曲面局部曲率一致原则以及包围盒切割点云找临近点方法。

4.如权利要求1所述的三维量测模拟取点系统，其特征在于，所述的量测点计算模块通过最小二乘法计算出所有三角形的中心点相对于拟合平面的最佳位置，并采用拟牛顿迭代算法计算出所有点到拟合平面的距离平方和的平均最小值得到所述拟合平面的中心点及法向。

5.如权利要求1所述的三维量测模拟取点系统，其特征在于，所述的空间包围盒算法将量测点临近的产品点云切分成多个小包围盒，在任意一个小包围盒通过标号方法找到与所述量测点临近的所有三角形。

6.一种三维量测模拟取点方法，应用于计算机中，该计算机连接有光学点云三维扫描仪，其特征在于，该方法包括步骤：

利用光学点云三维扫描仪针对待测产品的整个形面进行激光扫描得到待测产品的三维点云；

根据三角形网格化方法将所述三维点云进行三角形网格化得到网格化点云；

在网格化点云上任意选取一量测点，并以该量测点相对于显示设备的屏幕法线作为射线；

找出该射线与网格化点云的相交线，并根据所述法线方向最顶点仅有一个交点的原则在相交线上计算出量测点在待测产品表面上对应的初步坐标；

以量测点的初步坐标为中心，采用空间包围盒算法在量测点周围找出与量测点临近的所有三角形；以及

将所有三角形的中心点进行平面拟合得到拟合平面的中心点及法向，并将拟合平面的中心点及法向量作为量测点的实际坐标与法向量。

7.如权利要求6所述的三维量测模拟取点方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

从测针三维模型中获取测针的当前坐标，根据该测针的当前坐标与所量测点的实际坐标构建该测针的量测运动路径；

判断测针的量测运动路径与待测产品的网格化点云是否有交点；

若测针的量测运动路径与所述网格化点云有交点，则说明测针待测产品表面发生碰撞，需重新在网格化点云上选取量测点；

若测针的量测运动路径与所述网格化点云没有交点，则将所述量测点的实际坐标与法向量、以及测针的量测运动路径显示在显示设备上。

8.如权利要求6所述的三维量测模拟取点方法，其特征在于，所述的三角形网格化方法包括将点云三角形化后的三角形外接圆内没有点原则、曲面局部曲率一致原则以及包围盒切割点云找临近点方法。