[发明专利]基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法

权利要求书

1.一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，其特征在于，所述测算方法包括：

S1：采用三维扫描设备获取实测舱门边框表面三维点云数据；

S2：对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理，去除离群点；

S3：选取舱门交点和定位圆孔处的点云，用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征；

S4：基于提取的舱门交点圆孔和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模粗配准后，再进行加权精配准；

S5：计算得到实测舱门边框轮廓点；

S6：计算得到配准后实测边框轮廓点至CAD数模的欧式距离，将此距离作为舱门边框理论铣切余量；

步骤S4中，所述进行加权精配准的过程包括以下步骤：

S411：令实测三维点云数据为P，CAD数模为Q；

S412：随机选取实测三维点云数据中的n个点生成目标点云集合P1；

设p_i∈P1，寻找Q上最接近p_i的点q_i使得||p_i-q_i||最小，设q_i对应的集合为Q1，集合P1和Q1中所有对应点的平均距离为d_k：

S413：计算P1到Q1的变换矩阵R，对P1集进行坐标变换得到新的点集P′，求P′到Q1的平均距离d_k+1：

式中，p′_i∈P′，为p变换后的对应点，q′_i为Q1中距p′_i最近的点；

令Δd＝d_k+1-d_k作为精配缩减误差，D为粗配误差：

式中，o_1i为舱门边框轮廓三维数据中的圆孔圆心，o_2i为CAD模型上提取对应位置圆孔的圆孔圆心，各有4个点；

S414：判断αD+βΔd否满足αD+βΔdγ，γ0，α，β为误差权重，避免铣切余量分布不均匀时导致4个圆心定位点大幅度偏移：

如果满足不等式，对P变换，结束流程，否则，转入S412，重新执行精配准流程。

2.根据权利要求1所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，其特征在于，步骤S2中，所述对获取的实测舱门边框表面三维点云数据进行预处理，去除离群点的过程包括以下步骤：

S21：对于扫描获取的舱门边框表面三维点云数据，依次针对每个点选取k个邻近点，计算该点到其对应的k个邻近点的平均距离，计算得到的所有点到其对应的k个邻近点的平均距离分布符合高斯分布，计算得到该分布的均值和方差；

S22：依次判断每个点到其对应的k个邻近点的平均距离是否在均值和方差确定的范围之外，如果在均值和方差确定的范围之外，将该点判定为离群点，从点云数据集中删除该点。

3.根据权利要求1所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，其特征在于，步骤S3中，所述选取舱门交点和定位圆孔处的点云，用最小二乘法拟合舱门交点圆孔特征是指，

在舱门边框轮廓三维数据中选取交点圆孔和定位圆孔附近的点，采用最小二乘法将选取点拟合成圆，得到圆心和半径。

4.根据权利要求3所述的基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，其特征在于，步骤S3中，所述在舱门边框轮廓三维数据中选取交点圆孔和定位圆孔附近的点，采用最小二乘法将选取点拟合成圆，得到圆心和半径的过程包括以下步骤：

S31：在其中一个交点圆孔或定位圆孔附近选取n个点N_i，假设圆心为O，半径为R；

S32：设α_i为点N_i到圆心O的距离的平方，令

S33：求F()对圆心坐标和半径的偏导数，令偏导数为0；

S34：对由步骤S32中的F()方程和步骤S33中的偏导数方程组成的方程组进行求解，得到圆心O的坐标和半径R的取值；

S35：重复步骤S31-S34，直至计算得到所有交点圆孔和所有定位圆孔的特征信息。