[发明专利]一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法

权利要求书

1.一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1.扫描路径规划：针对单个待测零件，进行扫描路径规划，实现零件实测数据的自动获取；

S2.模型转换：将步骤S1得到的单个零件的实测数据，进行模型转换，对齐实测数据和理论数模；

S3.零件特征提取及特征处理：进行零件实测数据的特征提取，计算零件相应特征指标，对比数模特征实现零件质量分析以及关键指标评价。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，针对单个待测零件，进行扫描路径规划具体包括以下步骤：

(1)对于单个零件，获取零件点云数模；

(2)基于零件数模，拟合零件各项特征；

(3)设计扫描路径优化方程，实现扫描路径规划。

3.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于：所述步骤(2)中的拟合零件各项特征步骤具体包括：

A.针对数模点云上的每一点，构建其邻域点集的协方差矩阵，进行SVD分解，从而求解出该点的法矢；

B.基于霍夫检测方法，对数模进行各项特征拟合，包括主法矢和主轴。

4.根据权利要求2所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于：所述步骤(3)中规划扫描路径的过程包括以下步骤：

A.选取零件表面尺度最大的特征作为初始位置；

B.基于特征对零件进行分区，每个分区内使用行切法，根据不同零件分区设置不同的扫描参数，生成连续的扫描路径；

C.对连续的扫描路径进行离散化处理，获得若干离散的点坐标；

D.结合点云法矢信息，利用离散的3D点生成6D的路径点；

E.确定6D路径点的连接顺序，规划路径，进行碰撞检测，完成扫描路径规划；

F.基于规划的扫描路径进行扫描，完成数据的自动获取。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于：所述步骤S2中模型转换方法包括以下步骤：

(1)基于实测数据，进行点云数据的预处理，预处理包括滤波、法矢计算和去噪；

(2)基于实测数据提取关键点，描述关键点特征，随后与步骤S1中的数模进行随机匹配，实现粗配准；

(3)利用ICP算法，实现实测数据与理论数模的精配准，完成配准。

6.根据权利要求5所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中具体包括以下步骤：

A.划分栅格，基于迭代最远距离采样对数据进行采样，提取关键点；

B.针对实测数据和数模点云，基于SIFT3D特征描述子对关键点进行特征描述；

C.随机对实测数据和数模点云的特征进行匹配，选取匹配数最高的匹配结果为粗配准结果。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维激光扫描的航空零件自动快速测量方法，其特征在于：所述步骤S3中提取零件特征及质量分析的方法包括以下步骤：

(1)对实测数据的各项特征进行拟合，如平面的主法矢或圆柱的主轴等；

(2)基于实测数据的拟合特征，计算特征相应指标；

(3)经过模型转换后，实测数据特征位置与数模点云特征存在映射关系，数模点云特征已在步骤S1中计算得到，将数模点特征和零件实测数据特征进行对比分析，从而评估航空零件质量。