【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性积测量领域，特别是指一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统及方法。
技术介绍
1、惯性积是描述刚体旋转惯性的一种物理量，用于分析刚体在三维空间中的旋转运动，是研究、设计和控制转动物体运动规律的重要工程参数，物体的惯性积与物体的形状、转轴的位置和质量分布相关，直接影响到物体的初始扰动、运动稳定性和运动轨道特性。
2、凡涉及到转动行为的装备都需要进行转动惯量的测试，特别是对洲际导弹、超高音速飞行器、宇宙飞船、动能拦截器这类需要精确的姿态和轨道控制的航天飞行器来说，实现转动惯性积的精密测量意义重大，转动惯性积的精密测量为这类航天飞行器的运动分析和姿态控制系统提供了设计输入，同时可用于验证航天飞行器载荷结构布局的合理性。
3、然而，传统的扭摆法在测量转动惯量时，通常忽略阻尼的影响，使被测物体扭振运动的振幅发生衰减，改变运动的周期，导致测量误差较大，无法完整展示整个扭振运动的物理过程和特点，传统方法在进行多姿态转动惯量测量时，需要反复安装和定位物体，增加了测量的复杂性和耗时，难以满足工业需求，导致测量结果的准确性低。
技术实现思路
1、为了解决传统的扭摆法在测量转动惯量时，通常忽略阻尼的影响，使被测物体扭振运动的振幅发生衰减，改变运动的周期，导致测量误差较大，无法完整展示整个扭振运动的物理过程和特点，传统方法在进行多姿态转动惯量测量时，需要反复安装和定位物体，增加了测量的复杂性和耗时，难以满足工业需求，导致测量结果的准确性低的技术问题，本专利技术提
2、本专利技术实施例提供的技术方案如下：
3、第一方面：
4、本专利技术实施例提供的一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统，系统包括：扭摆测量台、结构光3d模型扫描装置和计算机；
5、扭摆测量台用于装载被测物体并对被测物体进行扭振运动；
6、扭摆测量台设置在结构光3d模型扫描装置的扫描范围内；
7、结构光3d模型扫描装置用于获取待测物体的点云数据和cad模型；
8、结构光3d模型扫描装置与计算机通信连接，将获取到的待测物体的点云数据和cad模型传输至计算机；
9、计算机用于根据待测物体的点云数据和cad模型，计算待测物体的转动惯性积。
10、第二方面：
11、本专利技术实施例提供的一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，包括：
12、s1：获取被测物体的点云数据；
13、s2：对点云数据进行预处理；
14、s3：扫描待测物体，生成待测物体的cad模型；
15、s4：对预处理后的点云数据和cad模型进行点云配准，获取待测物体坐标系相对于相机坐标系的变换矩阵，并计算在相机坐标系中待测物体坐标系各个坐标轴的信息矩阵；
16、s5：基于信息矩阵，计算载物台的几何参数，其中，几何参数包括待测物体的各个坐标轴和载物台中心轴之间的夹角以及待测物体的质心与载物台中心轴之间的距离；
17、s6：根据几何参数，测量待测物体的转动惯量；
18、s7：改变负载姿态，重复步骤s1至步骤s6，测量待测物体在多个负载姿态下的转动惯量，计算待测物体的转动惯性积。
19、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
20、在本专利技术中，通过点云配准精准分析运动特性，避免了因忽略阻尼效应导致振幅衰减和周期改变的测量误差，从而完整展示了扭振运动的物理过程和特点，大幅提高了测量精度，通过扭摆测量台实现了对扭振激励的精准控制，确保了扭振运动的可控性和稳定性，为转动惯性测量提供了可靠基础，在点云数据预处理中，采用去噪、补孔和模型拟合，有效提高了点云数据的质量，减少测量误差，确保最终计算结果的稳定性，通过结构光3d模型扫描装置和点云配准技术，能够精确获取待测物体的三维点云数据和cad模型，结合高精度的坐标系转换和配准计算，确保转动惯性积测量结果的准确性，自动调整负载姿态并进行多角度数据采集和计算，简化了多姿态转动惯量的测量流程，降低了操作复杂性和时间成本，提高了刚体转动惯性积的测量效率。
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1.一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统，其特征在于，系统包括：扭摆测量台、结构光3D模型扫描装置和计算机；
2.一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，应用于权利要求1所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统，其特征在于，方法包括：
3.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S1具体包括：
4.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S2具体为：
5.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S3具体为：
6.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S4具体包括：
7.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S5具体包括：
8.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S6具体为：
9.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述S7具体为：>
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求2至9中任一项所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统，其特征在于，系统包括：扭摆测量台、结构光3d模型扫描装置和计算机；
2.一种基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，应用于权利要求1所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量系统，其特征在于，方法包括：
3.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述s1具体包括：
4.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述s2具体为：
5.根据权利要求2所述的基于点云配准的刚体转动惯性积测量方法，其特征在于，所述s3具体为：
【专利技术属性】
技术研发人员：占成旭，林玄，张烈山，金志鹏，刘骏辉，苏毅航，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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