[发明专利]一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法

说明书

本发明公开了一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，涉及智能装配技术领域；其是利用数模缝隙边界离散点作为测量位置点，结合PCA及包围盒方法提取局部点云；利用PCA‑SVM算法，使得超平面能够分割对缝两侧点云；利用对点云三角划分建立拓扑关系的方法，提取点云的边界点；根据点云的边界点与超平面的向量距离提取出边缘点，最后提取临界点，根据建立的数学模型提取间隙阶差，其具体步骤为：采用等弦长离散法获取模型缝隙边界离散点，利用SVM算法训练出分割超平面，分别对分割后两侧点云进行三角网格划分。本发明对缝点云间隙阶差提取的精度、效率和稳定性，很好地解决了点云质量缺陷对特征点提取的影响。

技术领域

本发明涉及智能装配技术领域，尤其涉及一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法。

背景技术

对缝点云间隙阶差提取技术应用领域广泛，包括机械工程、航空航天等，目前在飞机装配领域中存在许多对缝间隙阶差结构，但是其间隙阶差结构多样、尺寸不均匀，导致临界点难以准确提取，尽管3D扫描技术发展较快，扫描设备获取的点云数据依然存在较多噪声与密度缺陷，这给间隙阶差提取增加了难度。

除此之外，飞行器结构对缝的点云数据十分庞大，灵活的提取所需的间隙阶差也变得具有挑战性，针对此问题，本发明提出一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种面向飞机蒙皮对缝的三维扫描线点云间隙阶差提取方法，利用数模缝隙边界离散点作为测量位置点，结合PCA及包围盒方法提取局部点云；利用PCA-SVM算法，使得超平面能够分割对缝两侧点云；利用对点云三角划分建立拓扑关系的方法，提取点云的边界点；根据点云的边界点与超平面的向量距离提取出边缘点，最后提取临界点，根据建立的数学模型提取间隙阶差，具体步骤如下：

S1：采用等弦长离散法获取模型缝隙边界离散点；

S2：利用SVM算法训练出分割超平面；

S3：分别对分割后两侧点云进行三角网格划分；

S4：采用弦高差法对点云进行去噪，排除跳点对后续曲率估计的影响；

S5：对所有扫描线建立点序关系，筛选出平面拟合点；

S6：计算间隙阶差值。

优选地：所述S1中，以离散点作为测量位置点，构建测量位置点的k邻域，利用PCA方法估计对缝点云的主法向，并以此为包围盒子坐标系的z轴，以扫描线为x轴，建立包围盒，包围盒的大小由T-Scan扫描线的宽度、线间距、点间距与缝隙结构曲率确定，具体步骤如下：

A1：设当前离散节点，离散弦长为，下一离散节点；

A2：对曲线进行等弦长离散，以为圆心，做半径为的圆，圆与曲线的交点即为。对等弦长离散法进行编程实现，各离散点作为对缝测量位置点p；

A3：构建测量位置点的k邻域，对于点p的k邻域的拟合局部平面问题可以转化为局部邻域协方差矩阵M进行特征值分界，M最小特征值对应的特征向量即为点p的法向量，p点的局部邻域协方差矩阵如式所示，式中：为局部邻域重心；