[发明专利]一种基于特征匹配的飞机整机外形测量方法

说明书

本申请是一种基于特征匹配的飞机整机外形测量方法，主要根据飞机整机的点云数据和实际整机装配过程中根据传感器得到的局部测量数据，计算点云局部特征信息进行匹配并统一坐标系，对整机装配过程中的局部贴合度进行测量分析、计算局部拼接点云与整体模型的精度，给出测量结果置信区间，进而根据测量结果指导飞机装配生产工艺，确保生产工艺满足限差要求。主要包括：（1）对得到的数据进行预处理，（2）计算点云局部特征，（3）根据（2）结果，对局部测量点云进行精细测量，将点云精确贴合到整机表面，并计算相关点云配准误差项，以指导飞机装配工艺的下一步工作、修正、改进、调整现有测量误差，满足飞机装配要求。

技术领域

本发明涉及飞机数据装配处理技术领域，特别涉及一种基于特征匹配的飞机整机外形测量方法。

背景技术

随着社会科技的快速发展，激光雷达作为一种新兴高精度的测量技术逐渐的广泛应用于无人车、林业、交通、工业检测等领域，也为航空航天领域的精密测量提供了可靠高精度的测量方案。

在飞机的装配工艺中，我们往往需要高精度的测量来指导工艺满足生产要求。对于飞机的组装生产我们往往不能一蹴而就，是一个从局部到整体的工艺流程，因此，我们常常需要对飞机装配局部的误差进行质量评估，并根据局部测量的结果不断的纠正、反馈和调整装配工艺，以满足飞机装配的精度要求。但我们通过传感器测量取得的局部飞机数据的坐标系和整机模型数据的坐标系并不一致，这就要求我们需要对飞机模型数据和实际测量的数据进行贴合配准，再对得到局部的区域进行测量并输出测量结果，该结果包括但不限于贴合度、测量误差、测量结果可靠性等，本申请通过使用这些数据作为进一步指导装配飞机依据。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于特征匹配的飞机整机外形测量方法；以解决在整机测量中，基于激光点云对于飞机局部误差进行测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于特征匹配的飞机整机外形测量方法，包括：

S1：获取整机的点云数据、局部测量的点云数据；并对所获的点云数据进行预处理；

S2：根据所获的点云数据计算每个点云的特征向量，通过特征向量对整机点云数据与局部测量的点云数据进行粗匹配，并根据粗匹配的结果实现粗配准；具体为：

S2.1：对所有点云数据中的每个点寻找其半径r内所有的点，利用这些点进行平面拟合，并确定该拟合平面的法线，将该法线视为对应点的法线，也即对应点云的法线；

S2.2：根据点云数据中各个点云所对应的法线信息，结合采用SHOT特征描述子作为计算方法计算每个点云的特征向量；并通过点云的特征向量匹配点云的同名点，实现点云数据的粗匹配；

S2.3：根据粗配准的点云及其同名点，计算刚体变换参数R、T，根据刚体变换参数将测量的局部点云数据初步与飞机整机数据进行初步贴合，达到粗配准；

S3：根据步骤S2中整机点云数据与局部测量的点云数据的粗配准结果进行精配准；具体为：

S3.1：选取部分点云作为精配准过程中的配准点云，并进行降采样；

S3.2：筛选出步骤S3.1中参与精配准点云的同名点；

S3.3：根据参与精配准的点云以及对应的同名点，计算精配准中的刚体变换参数R′、T′；

S3.4：根据精配准中的刚体变换参数R′、T′将测量的局部点云数据与飞机整机数据进行贴合配准；

S3.5：循环步骤S3.2-S3.5进行迭代，直至三次迭代过程中计算的刚体变换参数R′中，其内的欧拉角参数变化幅度均小于一定阈值，并完成测量的局部点云数据与飞机整机数据的精配准；其中精配准中的刚体变换参数的目标为f(R,T)；