[发明专利]一种面向飞机整机测量数据的机身轮廓度分析方法

说明书

本发明公开了一种面向飞机整机测量数据的机身轮廓度分析方法，包括：通过激光扫描仪获取飞机点云数据，并从飞机点云数据中选取飞机机身部件点云数据；以WLOP局部投影算子为基础，基于点云的L₁中值曲线骨架概念，从飞机机身部件点云数据中提取飞机机身部件中轴线；将提取的飞机机身部件中轴线均匀采样为多个骨架点，提取机身部件截面轮廓离散点集；对提取的机身部件截面轮廓离散点集进行圆拟合，获得所有截面切片的拟合圆及其参数；通过计算截面形变位移度量指标，评估机身截面轮廓度。该机身轮廓度分析方法以局部截面轮廓截取与截面轮廓曲线拟合代替对飞机整体曲面拟合，保证曲线拟合精度。

技术领域

本发明涉及三维点云测量技术领域，具体而言，涉及一种面向飞机整机测量数据的机身轮廓度分析方法。

背景技术

飞机机体结构大多外形复杂，容易发生变形，而且这种变形在装配过程中还因外载荷动态变化，很难将机体结构的尺寸精度控制在较高水平。并且在飞机外形形变检测中，直接用初始测量点云经过曲面拟合处理一次生成符合要求的单张曲面非常困难，而且拟合生成的曲面的质量在光滑性和控制点数量上也不能满足要求。并且通常飞机点云数据具有尺寸大，数据海量的特点，若对所有点云数据通过全局拟合的方法提取截面，必将消耗大量计算时间，极大降低数据处理的效率。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提出了一种中轴曲线骨架驱动的飞机部件形变分析方法。针对现场飞机维护需求，对各部件形变分析的综合能力，提供更全面化、自动化的形变分析，提升预警能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种面向飞机整机测量数据的机身轮廓度分析方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、通过激光扫描仪获取飞机点云数据，并从飞机点云数据中选取飞机机身部件点云数据，设置飞机机身部件点云数据的机身包围框；

步骤S2、以WLOP局部投影算子为基础，基于点云的中值曲线骨架概念，从飞机机身部件点云数据中提取飞机机身部件中轴线；

步骤S3、将提取的飞机机身部件中轴线均匀采样为多个骨架点，提取机身部件截面轮廓离散点集；

步骤S4、对提取的机身部件截面轮廓离散点集进行圆拟合，获得所有截面切片的拟合圆及其参数；

步骤S5、通过计算截面形变位移度量指标，评估机身截面轮廓度。

进一步地，步骤S2的具体实现过程如下：对飞机机身部件点云数据通过WLOP局部投影算子进行平滑重采样；将平滑重采样后的飞机机身部件点云数据再基于点云的中值曲线骨架概念，使用带正则项的中值目标能量函数，提取不同尺度的L₁中值骨架，得到飞机机身部件中轴线。

进一步地，所述目标能量函数L为：

其中，表示飞机机身部件点云，表示飞机机身部件点云中点的索引，表示飞机机身部件点云中第个点，I表示中值骨架上的点集合，表示中值骨架上的点索引，表示中值骨架上的第个点，是平衡参数，表示距离权重函数，表示中值骨架上除以外的点。

进一步地，步骤S3包括如下子步骤：

步骤S301、以机身包围框长端对角线长度的2%为间距将飞机机身部件中轴线均匀采样为多个骨架点；

步骤S302、在每个骨架点的前后侧各取一点，分别在三个点处垂直于飞机机身部件中轴线的平面形成截面切片；

步骤S303、分别以该三个点为中心构建局部极坐标系，将三个局部极坐标系分别以对应点为中心，按照等角度进行点云搜索，提取机身部件截面轮廓离散点集。