[发明专利]基于扫描线点云的蒙皮边界特征重构方法

摘要

一种基于扫描线点云的蒙皮边界特征重构方法，其特征是在每条扫描线上提取特征点，使用特征点构造直线或B样条曲线来重构边界特征，特征点的提取包括邻域搜索、测量点位置识别、直线拟合与求交三个步骤。在邻域搜索中将点沿扫描线排序，使用B样条曲线插值有序点集，通过曲率识别面上点和倒角点，使用表面和侧面上的点分别拟合直线，用直线的交点作为特征点。最后将特征点拟合为直线或B样条曲线用于表达蒙皮的边界特征。本发明能提高数控加工的精度和应用程度，从而提高飞机蒙皮装配效率和装配质量。

主权项

1.一种基于扫描线点云的蒙皮边界特征重构方法，其特征在于它包括以下步骤：(1)通过测量得到蒙皮的扫描线点云；(2)在采样点自身所在的扫描线上搜索其邻近点，得到其邻域点集；(3)根据采样点邻域的几何形状参数确定采样点位于面上还是边界附近；(4)对边界附近采样点的邻域进行数据预处理，使其与XY坐标平面平行；(5)将边界附近采样点的邻域分为三部分，即表面点、侧面点和倒角点；并按照如下方法将边界附近采样点的邻域划分为三个子集：(5‑1)采用三次非均匀B样条曲线插值邻域点，利用规范积累弦长参数化方法对型值点进行参数化，节点矢量U＝[u0,u1,…,un+k+1]采用定义域两端节点为k+1重的重节点端点条件，即有u0＝u1＝…＝uk＝0和un+1＝un+2＝…＝un+k+1＝1，插值时的边界条件为切矢条件；(5‑2)利用公式计算型值点P_i曲率，其中r^j(u)为样条曲线在参数u处的j阶导矢；(5‑3)依次从邻域中取出点，将其曲率值与设定曲率阈值做比较，若大于曲率阈值则为倒角点，倒角点两侧的点即为表面点和侧面点；(6)用表面和侧面上点子集拟合两条直线，并求取直线的交点，将交点作为边界特征点，并对特征点进行姿态还原；特征点获取方法如下：(6‑1)使用两面上点子集拟合两条直线，直线方程为ax+by+c＝0，建立的目标误差函数为：其中N为邻域中点的数目，di为点到直线的投影距离di＝|axi+byi+c|；(6‑2)求取直线交点,即该扫描线上的边界特征点,利用公式P＝CT·Ps将得到的特征点坐标还原至测量坐标系下,其中CT为矩阵C的转置矩阵，Ps和P分别为特征点还原前后的坐标；(7)用特征点构造直线或B样条曲线，得到被测蒙皮的边界。