[发明专利]一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法

说明书

本发明提供一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法，属于三维点云曲面拟合技术领域。本发明解决了现有主流的点云切片法对小曲率不规则曲面进行轨迹规划时，轨迹规划复杂度高，进而导致喷涂速度受限、喷涂效果差等问题。本发明具体过程为：首先得到要拟合的小曲率不规则点云数据，通过轴向包围盒的方法求取标记点，在不规则点云中寻找标记点的最近邻点，并向相应直线投影，得到投影点；然后将点云分割的各个部分，重复迭代求取标记点的最近邻点并得到投影点，直到迭代次数达到设定值；最后由投影点构建拟合面的边缘，将不规则点云向相应平面投影，实现拟合。本发明适用于自动喷涂轨迹规划前对点云模型的处理。

技术领域

本发明涉及三维点云曲面拟合技术领域，特别涉及一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法。

背景技术

随着工业技术水平的飞速发展，在家具、汽车工业等领域，自动喷涂技术正逐步取代手工喷涂技术，成为目前喷涂领域的主要发展方向。在三维模型的自动喷涂轨迹规划设计中，最为常用的方法是点云切片法。点云切片法采用一系列平行切面对采集到的点云模型进行切割，把生成的交线作为喷涂轨迹。采用该方法对平面、柱面、锥面、球面等简单曲面进行轨迹规划时效果较好，但对木刻雕花、表面造型等小曲率不规则曲面进行轨迹规划时，由于交线各点处法线方向杂乱，导致喷涂方向无规律，进而导致后续的轨迹规划复杂度提高，喷涂效果变差(涂层厚度不均匀等)。因此需要寻找一种可以对雕花等小曲率不规则曲面进行快速拟合的方法。

发明内容

本发明为了解决现有主流的点云切片法对小曲率不规则曲面进行轨迹规划时，轨迹规划复杂度高，进而导致喷涂速度受限、喷涂效果差等问题，而提供了一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法。

本发明所述一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法的具体步骤为：

步骤一、采用激光扫描设备对待喷涂物进行扫描，采集得到待喷涂物的完整三维点云数据；

步骤二、对步骤一中采集得到的三维点云数据进行区域生长，将待喷涂物中的平面以及近似平面结构滤除，从而得到要拟合的不规则点云；

步骤三、对步骤二中得到的不规则点云进行预处理：去除离群点并对不规则点云进行稀疏；

步骤四、对步骤三中得到的预处理后的点云，求取其整体的轴向包围盒；令重复次数i＝1；

步骤五、求整体的轴向包围盒底部沿Y轴方向两侧边的中点坐标；将得到的中点m、n以及该整体的轴向包围盒底部的四个顶点a、b、c、d进行标记；

步骤六、构建一个过中点m,n且与XOZ平面平行的平面，将点云分割为左右两个部分；对左侧部分点云求取其轴向包围盒，将该左侧部分的轴向包围盒的右上顶点p,q进行标记；

步骤七、在所述整体的轴向包围盒包围的点云中分别寻找与标记点a、b、c、d、m、n、p、q相距最近的点；

步骤八、将步骤七中得到的每个最近的点分别向相应直线进行投影，得到若干投影点；所述相应直线指的是过该最近点所对应的标记点，且与X轴平行的直线；

步骤九、若i小于设定的重复次数，则i＝i+1，将分割后的每部分点云分别求取其整体的轴向包围盒，并重复步骤五至八；

若i等于设定的重复次数，则进行步骤十；

步骤十、将投影点进行连接，即得到拟合面的边缘；

步骤十一、将不规则点云向投影点所在平面进行投影，得到拟合后的拟合面。

本发明涉及的一种小曲率不规则点云曲面的拟合方法的有益效果为：

1)本发明，将木刻雕花、表面造型小曲率不规则曲面用多个平面进行拟合，简化了切片法进行轨迹规划时的复杂度。同时由于平面方程可以解析表达，可以进行时间最优、涂层厚度均匀等最优轨迹规划设计，极大地提高了喷涂效果。