[发明专利]一种三维交叠式建模方法

权利要求书

1.一种三维交叠式建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)根据航空航天配件的表面形状特征，按顺时针划分数个相连区域；

步骤2)线激光传感器的光路根据沙姆定律和直射式激光三角法进行设计，标定后固定于多轴运动系统上；

步骤3)所述配件放置于单轴旋转平台上，其轴心与所述线激光传感器零位置面重合；

步骤4)所述运动系统控制所述线激光传感器以“弓”字形路径对所述配件进行高度信息采集，每次测量范围为A×B，每次平动距离为D，每次采样范围的交叠率

步骤5)根据所述运动系统的移动速度、距离及所述线激光传感器参数生成每一次测量的激光阵列点云数据(x_ij,y_j,h_ij),其中i和j分别表示点云块的序号和当前点云块中的帧序号；

步骤6)通过交叠点云数据区域的重合特征对所述配件的单面点云进行拼接；

步骤7)转动所述旋转平台，依次完成剩余多个曲面的点云数据采集；

步骤8)根据距离权值优化ICP拼接算法进行点云的立体拼接；

步骤9)对所述配件的点云模型进行精简、三角网格化处理，生成所述配件的三维数字模型。

2.根据权利要求1所述的三维交叠式建模方法，其特征在于：所述距离权值优化ICP拼接算法的技术步骤如下：

步骤81)设源点云集合为P＝{p_i∈R³,i＝1,2,…,N_p}，目标点云集合为Q＝{q_j∈R³,j＝1,2,…,N_q}，集合中的元素为点的三维坐标向量，则ICP基于欧氏距离残差的最优化目标模型为式中，R和T分别为刚体变换中的旋转与平移矩阵，q_k和p_k为一组匹配点对；

步骤82)设置目标精度ε和最大迭代次数η；

步骤83)建立初始对应关系，遍历点云P，按d_k＝min{||q_k-p_k||₂}在点云Q中搜索p_k的对应点q_k后组成点对；

步骤84)根据全局点对距离归一化的思想，为每组点对分配权值，给定阈值μ，剔除权值w_k≤μ的点，记为点云集合w_k可表示为

步骤85)根据距离最近关系建立新点对；

步骤86)依据奇异值分解求解刚体变换的方法，对点云P′^m至点云Q的R_m、T_m矩阵进行求解，其中m为当前迭代次数；

步骤87)计算变换后的点云p_l′^m+1＝R_m×p_l′^m+T_m；

步骤88)求出当前的误差

步骤89)判断e_m+1＞ε是否成立，成立则返回步骤84)，若不成立或满足m+1＞η，则迭代结束。

3.根据权利要求2所述的三维交叠式建模方法，其特征在于：步骤4)中，优选R_OA＝50％，此时相邻两组数据块中均存在一半的重复区域，数据的完整性最优。

4.根据权利要求3所述的三维交叠式建模方法，其特征在于：所述线激光传感器的型号为基恩士的LJ-V7000。

5.根据权利要求4所述的三维交叠式建模方法，其特征在于：步骤1)中的所述相连区域优选为四块。

6.根据权利要求5所述的三维交叠式建模方法，其特征在于：所述距离权值优化ICP拼接算法的电脑系统配置为：W89n84ows10、内存168782、83PU 897-7700K。