一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，包括：S1，获取待处理铆钉图像，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数；S2，根据S1提取的铆钉轮廓圆参数和RANSAC平面拟合算法，提取出铆钉头点云；S3，根据所述铆钉头点云及非铆钉点云，计算铆钉凹凸量并可视化展示。本发明专利技术将三维激光扫描技术应用于铆钉凹凸量检测，可提高铆钉凹凸量的检测精度和检测效率；可以将铆钉凹凸量进行可视化展示，以实现对飞机蒙皮铆接质量的判断。皮铆接质量的判断。皮铆接质量的判断。

A visualization method of large scale 3D rivet bump based on multi level fitting

【技术实现步骤摘要】
一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法


[0001]本专利技术属于飞机铆钉检测
，具体涉及一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法。

技术介绍

[0002]近年来随着我国航空航天事业的高速发展如何保证航空航天飞行器工作的可靠性及稳定性成为飞行器设计首要考虑的问题。飞机蒙皮的作用是维持飞机外形,使之具有很好的空气动力特性。蒙皮用铆钉从外面固定在上述构件上。如果铆钉脱落，蒙皮就会变形，受压的地方(如机头)会凹陷，受吸力作用的地方(如机翼上表面)会有鼓包甚至被掀起。铆钉铆接质量的好坏直接影响到蒙皮能否维持正常形状、发挥应有的作用，从而影响飞行器整体气动性，所以铆钉铆接的质量也非常重要，而铆钉铆接质量的好坏可由铆钉凹凸量判断。
[0003]目前铆钉凹凸量的检测，主要采用人工目测或手触摸的方法定性检测。基于视觉和触觉的检测不仅无法实现定量测量，而且具有准确率低、效率低、可靠性低、人员成本投入高等缺点。目前针对定量测量铆钉凹凸量的问题尚未提出合理有效的解决办法。
[0004]三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取物体表面各个点的三维坐标、反射率、颜色等信息，具有高效率、高精度的独特优势，能快速获取大量三维点云数据，高精度高分辨率的反映出相应表面的真实形状。针对铆钉凹凸量定量检测问题，本专利技术将应用三维激光扫描技术，旨在提高铆钉凹凸量的检测精度和检测效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，包括：
[0008]S1，获取待处理铆钉图像，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数；
[0009]S2，根据S1提取的铆钉轮廓圆参数和RANSAC平面拟合算法，提取出铆钉头点云；
[0010]S3，根据所述铆钉头点云及非铆钉点云，计算铆钉凹凸量并可视化展示。
[0011]为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0012]上述的S1获取待处理铆钉图像，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数，具体为：
[0013]S11，计算每个点的曲率，将曲率大于阈值的点作为初始铆钉轮廓点云；
[0014]S12，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓圆，并获取铆钉轮廓圆的参数：圆心，半径，法向量。
[0015]上述的S2所述根据S1提取的铆钉轮廓圆参数和RANSAC平面拟合算法，提取铆钉头点云，具体为：
[0016]S21，基于所述轮廓圆的圆心、半径和法向量，可以相应地确定3D圆柱体，提取在圆柱体内的点作为初始铆钉头点云；
[0017]S22，由于所述初始铆钉头点云包含铆钉轮廓圆点云，凹凸量计算结果产生影响较大，所以进一步采用RANSAC平面拟合算法，对初始铆钉头点云进行二次拟合，获取最终的铆钉头点云P
h0
，大大提高了铆钉凹凸量检测的精度。
[0018]上述的S5所述根据铆钉头点云及局部非铆钉点云，计算得到铆钉凹凸量并可视化展示，包括：
[0019]S31，采用RANSAC平面拟合算法，拟合局部非铆钉点的三维平面作为局部蒙皮平面，确定此平面的法向量及平面方程其中p0为所述局部非铆钉点云P
s
的均值点；
[0020]S32，计算铆钉头点云P
h0
中每个点到所述蒙皮平面的距离，得到铆钉与蒙皮平面距离集合；
[0021]S33，计算距离的最大值d
max
与最小值d
min
的平均值作为铆钉头中心与蒙皮平面之间的距离Flush，将其设为可视化的阈值；
[0022]S34，通过把每个铆钉头点云到所述蒙皮平面的距离d与阈值Flush比较，距离大于阈值的使用红色，距离小于阈值的使用蓝色，将铆钉凹凸量可视化。
[0023]上述的S32所述铆钉头点云中每个点到所述蒙皮平面的距离d计算公式为:
[0024][0025]其中，为铆钉头点云P
h0
中第i个点。
[0026]上述的S33所述铆钉头中心与蒙皮平面之间的距离d计算公式为:
[0027][0028]本专利技术具有以下有益效果：
[0029]本专利技术将三维激光扫描技术应用于铆钉凹凸量检测，可提高铆钉凹凸量的检测精度和检测效率；
[0030]可以将铆钉凹凸量进行可视化展示，通过点云数据集的计算确定铆钉凹凸量，以实现对飞机蒙皮铆接质量的判断，有效降低铆接质量判别的难度，填补铆钉与蒙皮距离检测技术的空白，提高铆钉凹凸量测量的效率和准确率。
附图说明
[0031]图1是根据本专利技术实施例的一种铆钉凹凸量检测方法的流程图；
[0032]图2是根据本专利技术实施例通过三维扫描技术获取得飞机蒙皮上铆钉的点云图像俯视图；
[0033]图3是根据本专利技术实施例通过三维扫描技术获取得飞机蒙皮上铆钉的点云图像侧视图；
[0034]图4是根据本专利技术实施例的铆钉轮廓圆提取结果图；
[0035]图5是根据本专利技术实施例检测铆钉头点云与拟合的局部蒙皮平面距离可视化算法的流程图。
具体实施方式
[0036]以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。
[0037]图1示出该算法的一种可选的流程图，如图1所示，本专利技术的一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，包括：
[0038]S1，获取待处理铆钉图像，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数；
[0039]S2，根据S1提取的铆钉轮廓圆参数和RANSAC平面拟合算法，提取出铆钉头点云；
[0040]S3，根据所述铆钉头点云及非铆钉点云，计算铆钉凹凸量并可视化展示。
[0041]应用本专利技术的技术方案，可以将铆钉凹凸量进行可视化展示，通过点云数据集的计算确定铆钉凹凸量，以实现对飞机蒙皮铆接质量的判断。本申请的测量方法简单便于实现且测量精度较高。
[0042]具体的，所述S1采用RANSAC圆拟合算法提取铆钉轮廓，包括：
[0043]S11，计算每个点的曲率，将曲率大于阈值(0.1mm)的点作为初始铆钉轮廓点云；
[0044]S12，通过采用RANSAC圆拟合算法提取铆钉轮廓，并确定所述轮廓圆的圆心O坐标(48.0638，
‑
82.5654，59.9639)、半径r(3.1752mm)及法向量(
‑
0.0610992，
‑
0.659016，
‑
0.749643)。
[0045]图2所示的是采用三维扫描技术获取的飞机蒙皮上铆钉的点云图，如图2所示，在点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，其特征在于，包括：S1，获取待处理铆钉图像，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数；S2，根据S1提取的铆钉轮廓圆参数和RANSAC平面拟合算法，进一步提取出精确的铆钉头点云；S3，根据所述铆钉头点云及非铆钉点云，计算铆钉凹凸量并可视化展示。2.根据权利要求1所述的一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，其特征在于，所述S1采用RANSAC圆拟合算法提取铆钉轮廓，并获取铆钉轮廓圆的参数，具体为：S11，计算每个点的曲率，将曲率大于阈值的点作为初始铆钉轮廓点云；S12，采用RANSAC圆拟合算法提取出铆钉轮廓圆，并获取铆钉轮廓圆的参数：圆心，半径，法向量。3.根据权利要求2所述的一种基于多层次拟合的大规模三维铆钉凹凸量可视化方法，其特征在于，S2所述根据S1提取的铆钉轮廓圆和RANSAC平面拟合算法，提取出铆钉头点云，具体为：S21，基于铆钉轮廓圆的圆心、半径和法向量，可以相应地确定3D圆柱体，提取在圆柱体内的点作为初始铆钉头点云；S22，由于所述初始铆钉头点云包含铆钉轮廓圆点云，对凹凸量计算结果产生影响较大，所以进一步采用RANSAC平面拟合算法，对初始铆钉头点云进行二次拟合，获取最终的铆钉头点云P
h0
，大大提高了铆钉凹凸量检测的精度。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：汪俊，戴黎，谢乾，黄安义，鲁德宁，隆昆，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：