【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械加工检测，尤其涉及一种基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法。
技术介绍
1、涡轮叶片、螺钉和其他复杂的外围部件通常是由机器人制造的，在其三维形态(包括尺寸和角度)方面可以实现高精度和准确性。因此，机加工过程中精确的三维地形测量在提高成品零件的精度方面起着至关重要的作用。
2、目前，基于接触式探针的测量方法因其高准确性而广泛用于铸造零件的设计、制造和质量检验。然而，这些方法效率低下，反馈有限。另一方面，基于光学表面测量的方法因其简单、灵活和半自动化而备受关注。线激光测量以其高精度和效率而著称，但由于受到遮挡的反射和视野限制，其在一次扫描中获取完整点云数据方面存在局限性。因此，需要通过从多个视角进行测量并对齐多个点云来获得完整且高度精确的模型。
3、点云配准的目标是将来自多个坐标系统的点云数据对齐到一个统一的坐标系中。点云配准可以分为两类，即二视角配准和多视角配准。前者通过对齐具有重叠区域的两组点云进行操作。首先，需要识别源点云和目标点云，并提取它们的特征。然后，使用提取出的特征，找到对应的点。最后，将源点云转换为目标点云的坐标系，并估计旋转平移参数。
4、与二视角点云配准相比，多视角点云配准更加复杂且更加重要，因为需要解决更多参数和累积误差。在实际工程应用中，一个常见的策略是首先对多个视角的点云进行粗配准，对所有视图的点云进行预对准，然后进行精细配准，以消除累计误差。粗配准的精度取决于用于获取点云的初始位置关系的校准方法的准确性。如果无法获得初始位置关系，则必须对齐两个
5、然而，现有的多视角点云测量多为人工示教获得，然后再去进行配准，获得完整的工件点云数据。在复杂的工件中，存在许多遮挡，只能通过增加测量点的方式进行测量。但是人工示教非常依赖经验，往往为了保证完整的测量，对许多位置进行了重复的测量，导致测量角度数量较多，影响测量的效率。另外，对于测量角度的选择也没有进行优化，往往出现两个点云之间均无显著特征，导致点云配准精度下降的问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提出一种基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，旨在采用最少的测量角度获得完整的测量数据。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，包括以下步骤：
4、步骤1，输入待测量构件的cad模型，并在cad模型的表面取均匀的离散点，形成离散点集合，并将工件分成多个截面；
5、步骤2，计算单个截面中全部离散点的测量可达域；
6、步骤3，筛选具有最大的测量可达域的离散点作为起始的测量点，并确定起始的所述测量点的起始测量角度，从所述起始测量角度中搜索能够测量到的离散点，标记为已测点；
7、步骤4，从所述离散点集合中剔除所述已测点，并从所述离散点集合剩余的离散点中重新筛选具有测量点数量最多的检测器对应的测量角度作为下一个测量点，确定所述测量点的测量角度，重复步骤3，直至所述离散点集合中所有的离散点都被标记为已测点；
8、步骤5，重复步骤2-4，直至所有截面中包含的离散点均被标记，然后对所述待测量构件上所有截面的测量点进行连接，获得测量轨迹，并对所述测量轨迹进行光顺，获得最终测量轨迹；
9、步骤6，根据规划好的所述测量点和所述最终测量轨迹进行测量，得到多块的多视角点云，基于图优化方法的点云配准神经网络对所述多视角点云进行配准，输出配准结果；
10、步骤7，根据所述配准结果获得所述多视角点云之间的坐标转换关系，通过所述坐标转换关系将多个点云在同一个坐标系下进行合并，输出最终的复杂构件测量模型。
11、在一些实施方式中，在步骤1中，取所述cad模型的任一截面，并从截面的轮廓获取多个离散点的位置，直至获取到所述cad模型表面所有的离散点的位置。
12、在一些实施方式中，在步骤2中，在所述截面所在的平面模拟设置多个围绕所述待测量构件的检测器，每个检测器对应一个测量角度，对于一个检测器和一个离散点，若当前的检测器在能够检测到所述离散点，将当前的检测器的测量角度定义为所述离散点的一个测量角度，遍历计算不同的检测器是否能够观测到所述离散点，组成一个针对某一离散点的所述测量可达域。
13、在一些实施方式中，在步骤3中，所述起始测量角度的获取方法包括：
14、步骤301，统计不同位置的检测器相能够获取到的离散点的数量，定义为测量点数量，选择测量点数量最多的检测器对应的测量角度作为所述起始测量角度。
15、在一些实施方式中，在步骤3中，还包括所述截面的扫描角度规划：
16、步骤302，从所述离散点集合中移除所述起始测量角度下能够测量到的测量点；
17、步骤303，统计所述离散点集合中剩余的测量点数量，重新选择测量点数量最多的检测器对应的测量角度作为测量角度；
18、步骤304，从所述离散点集合中继续移除所述测量角度下能够测量到的测量点；
19、步骤305，重复步骤303和步骤304，直到所述离散点集合为空集，将得到的所述起始测量角度和所述测量角度用于规划每一个所述截面的扫描角度。
20、步骤306，对每个每一个所述截面的轮廓执行步骤301至305，得到每个所述截面的轮廓对应的起始测量角度和测量角度。
21、本专利技术的有益效果为：以具有最大的测量可达域作为筛选条件，从离散点集合中依次筛选出合适的测量角度，并形成测量轨迹，本方法优化了检测器的扫描效率，并最小化测量角度的数量，显著减少获取完整点云数据所需的测量角度数量，有助于减轻由多块点云成对配准引起的累积误差。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤1中，取所述CAD模型的任一截面，并从截面的轮廓获取多个离散点的位置，直至获取到所述CAD模型表面所有的离散点的位置。
3.如权利要求2所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤2中，在所述截面所在的平面模拟设置多个围绕所述待测量构件的检测器，每个检测器对应一个测量角度，对于一个检测器和一个离散点，若当前的检测器在能够检测到所述离散点，将当前的检测器的测量角度定义为所述离散点的一个测量角度，遍历计算不同的检测器是否能够观测到所述离散点，组成一个针对某一离散点的所述测量可达域。
4.如权利要求3所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤3中，所述起始测量角度的获取方法包括：
5.如权利要求4所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤3中，还包括所述截面的扫描角度规划：
【技术特征摘要】
1.一种基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤1中，取所述cad模型的任一截面，并从截面的轮廓获取多个离散点的位置，直至获取到所述cad模型表面所有的离散点的位置。
3.如权利要求2所述的基于测量可达域的多视角测量路径规划与配准方法，其特征在于，在步骤2中，在所述截面所在的平面模拟设置多个围绕所述待测量构件的检测器，每个检测器对应一个测量角...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖昭洋，林旭滨，欧阳旻，周雪峰，程韬波，徐智浩，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。