[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

说明书

本发明公开了一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，包括：通过三维扫描设备获取实测舱门边框表面三维点云数据；对实测舱门边框表面三维点云数据预处理；提取实测数据交点和定位孔圆心；基于舱门交点和定位孔特征将实测三维数据与CAD数模进行由粗到精配准；计算实测舱门边框轮廓点；计算配准后实测边框轮廓点至CAD数模的欧式距离，此距离即为舱门边框理论铣切余量。所提出的方法，可以准确计算舱门边框轮廓点的铣切余量，指导零部件精确加工，从而实现飞机舱门的精确装配。

技术领域

本发明涉及航天测量技术领域，具体而言涉及一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法。

背景技术

飞机是航天领域的运输和作业的重要交通工具，舱门边框是属于飞机最大部件机体的一部分，制作舱门边框时，要对初加工成的边框计算铣切余量，输入数控机床铣切掉多余的金属来实现精准装配，然而铣切余量的计算大多由人工完成，测量每个基准点周围的铣切余量，测量工作量大，定位不准，测量精度低，容易导致错误测量，需要多次和铣切，而且边框的大小和材质导致舱门的铣切难度高，浪费人力和物力资源。

使用三维扫描仪采集舱门边框的三维点云数据，将舱门边框点云数据与CAD模型进行精准匹配，就能准确计算整个舱门边框轮廓点的铣切余量，指导零部件精确加工，从而实现飞机舱门的精确装配。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，可以准确计算舱门边框轮廓点的铣切余量，指导零部件精确加工，从而实现飞机舱门的精确装配，解决了舱门边框轮廓点铣切余量计算需求。

为达成上述目的，结合图1，本发明提出一种基于实测数据的舱门边框轮廓铣切余量测算方法，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。

进一步的实施例中，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。

进一步的实施例中，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。

进一步的实施例中，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