[发明专利]基于钢结构模型的激光断面特征识别方法

权利要求书

1.基于钢结构模型的激光断面特征识别方法，其特征在于，它包括以下步骤：

(1)在CAD三维软件中建立理想钢结构模块的三维模型，并对理想三维模型断面部分的轮廓特征线信息进行提取；

(2)使用三维激光扫描系统对模块断面部分进行扫描，得到实际模块断面部分点云数据，然后对点云数据进行优化处理，得到优化的实际模块断面部分点云数据；

(3)将提取的理想三维模型断面部分的轮廓特征线信息进行坐标变换，统一到点云数据的坐标系下；

(4)以经过坐标变换的理想三维模型断面部分的轮廓特征线为轴线，对每一个轮廓特征线周围设定区域的邻域点云数据进行搜索；

(5)将搜索到的邻域点云数据进行特征提取，获得实际模块断面部分轮廓特征线；

(6)在CAD三维软件中建立实际模块断面部分的三维模型；

(7)重复所述的步骤(1)至步骤(6)建立另一模块实际断面部分的三维模型；

(8)在同一坐标系下，对两端面的特征进行对比分析，判断出两个模块是否能够对接装配。

2.根据权利要求1所述的基于钢结构模型的激光断面特征识别方法，其特征在于：所述的步骤(4)中邻域点云数据搜索具体步骤为：

步骤一、将理想三维模型的轮廓特征信息整合到点云数据的坐标系后，通过人工移动使点云数据和理想三维模型的轮廓线位置基本重合；

步骤二、以经过坐标变换的理想三维模型断面部分的轮廓特征线为轴线，生成圆柱体，而后用球体对特征周围形成的圆柱体进行空间填充，用一系列球体所包含的点集近似代替圆柱体内部点；

步骤三、使用k-邻域点云搜索方法对轮廓线周围进行邻域搜索。

3.根据权利要求1或2所述的基于钢结构模型的激光断面特征识别方法，其特征在于：所述的步骤(5)中特征提取方法具体如下：

步骤一、先将点云数据中具有法向或曲率突变的点舍去；

步骤二、根据断面和与其相交的各面内点云法向指向不同特性进行区域分类，然后得到断面和与其相交的各面两区域点云；

步骤三、利用最小二乘法拟合两区域空间平面，数学表达式为:

P1:a1x+b1y+c1z+d1=0P2:a2x+b2y+c2z+d2=0]]>

式中a₁、b₁、c₁、d₁、a₂、b₂、c₂、d₂分别为空间平面P₁、P₂表达式中的系数，x、y、z分别为两面上点的坐标；

联立两空间平面方程，求取两空间平面的交线来表示实际模块断面部分轮廓特征线；相交空间直线方程数学表示：

式中，(x₀，y₀，z₀)为空间直线上任意一点，为空间直线的方向向量。