近年來,隨著激光測距技術(shù)的發(fā)展,三維激光測量儀器在當前產(chǎn)品的制造中的應(yīng)用越來越廣泛,采用三維激光掃描技術(shù)可以直接得到真實物體表面的空間采樣點,即點云數(shù)據(jù)。將點云技術(shù)運用到零件加工精度的檢測技術(shù)中,通過對測量點云與CAD標準點云的比對,可以準確體現(xiàn)出被測零件的加工誤差,從而提高精度管理工作的效率。這種基于光學(xué)的非接觸式測量所獲得測量點云數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量龐大、無序排列的特點。在本文中將介紹一種點云處理系統(tǒng),該系統(tǒng)通過對采樣數(shù)據(jù)和標準數(shù)據(jù)進行比對分析和計算,實現(xiàn)對被測零件外形特別是具有連續(xù)復(fù)雜曲線外形的誤差狀況的評估。系統(tǒng)主要分為兩個功能模塊:一個對導(dǎo)入的測量點云和標準點云進行處理和配準,計算零件的整體加工誤差情況;另一個是通過擬合算法重構(gòu)出制造樣件的特征。根據(jù)擬合結(jié)果對形位誤差進行計算和評定,例如:平面度、平行度、輪廓度等制造誤差。軟件通過對產(chǎn)品的設(shè)計、制造過程的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)分析支持。整個論文的研究內(nèi)容如下:研究了采集點云數(shù)據(jù)后的初步的去噪,以及對兩片點云數(shù)據(jù)的標定和配準技術(shù)。研究了基于點云幾何特征的標定技術(shù)。研究了先基于PCA算法的粗配準,使兩片點云變換到大致重疊的位置。之后再進行基于IC... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－４對零件的三維掃描過程??

哈？磨纖大欒截論文??次迭代后的平均誤差結(jié)果，并在對話框集中顯示出來。為了更直觀，模型??顯．示區(qū)以可視化色塊的形式表達配準結(jié)果，顏色越深代表誤差越小，相反??顏色越淺誤差越大。并且在模型上選點顯示該點處測量點和其對應(yīng)點的誤??差值《??總體的功能劃分如圖３－１所示。???１「?自動??｜—?粗配準???１廠?設(shè)定坐標面????Ｌ?手動?—???配準功能模塊一?■?＿匕設(shè)定參考點???１?［－?整體配準??—?精配準?－?—???Ｉ?Ｌ?功能面配準????Ｐ?時間線??－?配準信息顯示?＿????、口?－ｙｒ??圖３－１配準功能：劃分??３．３配準功能算法及流程設(shè)計??３．３．１粗配準算法??三維點云數(shù)據(jù)的坐標變換包括平移、旋轉(zhuǎn)。因為在變換過程中要保??持點云數(shù)據(jù)所代表的幾何形體不變，所以變換中的比例和錯切變換就要避??免。進行粗配準的最簡單有效的方法是通過人工選取控制點來完成。而過??多的人工參自然會降低軟件的適用度，受某種場合的限制等，所以更有的??處理方案是將研發(fā)的重心放在尋找自動尋找參考點的方法上。??一個好的配準算法主要趨向于滿足兩點要求：一是配準效率高；＾??－１２－??

哈？磨纖大欒截論文??是配準結(jié)果盡可能的靠近。這樣才能降低精配準的迭代次數(shù)，提高運算效??率。因為三個線性無觀點可以表示一個完整的坐標系，因此可以用３對匹??配點，通過計算匹配點之間的對應(yīng)關(guān)系，通過尋找最小二乘逼近的坐標變??換矩陣來實現(xiàn)配準運算》??使用ＰＣＡ（Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ?Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ?Ａｎａｌｙｓｉｓ）算：法計算測量點云的嘗個＇主??方向。得到測暈，點云的三個主：方＇向后，．逋過計算；點云中個點．．到水乎和豎：直??方向的距離可以找到三個點，這三個點分別為最高點＃左側(cè)和右側(cè)最遠??點。對ＣＡＤ點云也做如此處理，便得．到了測量：點云和ＣＡＤ點云：中的??對對應(yīng)點點云企方向計算結(jié)果如圖３?－２所示ａ??圖３－２模型主方向??假設(shè)上述過程得到的對應(yīng)點分別為：ｐｕ、ｐ１２、ｐ１３和ｑｎ、ｑｌ２、ｑｌ３；將??包含Ｐｉｉ、Ｐｉ２、Ｐｉ３的平面變換到包含ｑｕ、ｑｉ２、ｑｉ３的平面上》求變換矩陣Ｒ??和Ｔ的步驟如下：??１）首先對Ｊ＾＿．ｐｉｌ、ｐｉ２、Ｐ１３進行處理建立旋轉(zhuǎn)矩陣Ｒｌ??２）同樣的對點集ｑｕ、ｑｉ２、ｑｉ３建立旋轉(zhuǎn)矩陣Ｒｉ??３）通過凡和隊可以求出兩個點集的旋轉(zhuǎn)矩陣Ｒ，Ｒ滿足??４）通過旋轉(zhuǎn)矩陣可以求得平移矩陣Ｔ，滿足??經(jīng)過上面的步驟就可以求出剛體變換矩陣。??粗配準流程中通過單位四元數(shù)法獲得坐標變換矩陣。該方法通過對兩??個對應(yīng)點集的協(xié)方差矩陣求取特征值和特征向量得到最佳的旋轉(zhuǎn)和平移矩??－１３－??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]同一物體不同視角的點云配準方法[J]. 陳卓,宋麗梅,陳昌曼,唐歡.  天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2014(01)
[2]掃描點云的一種自動配準方法[J]. 薛耀紅,梁學(xué)章,馬婷,梁英,車翔玖.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2011(02)
[3]一種基于RANSAC的柱面圖像配準算法[J]. 劉相濱,鄒北驥.  湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2010(08)
[4]ICP算法在3D點云配準中的應(yīng)用研究[J]. 楊現(xiàn)輝,王惠南.  計算機仿真. 2010(08)
[5]三維點云法向量估計綜述[J]. 李寶,程志全,黨崗,金士堯.  計算機工程與應(yīng)用. 2010(23)
[6]面對面的平行度誤差數(shù)據(jù)處理[J]. 周景亮,林志熙.  工具技術(shù). 2010(06)
[7]空間直線擬合的一種方法[J]. 襲楊.  齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報. 2009(02)
[8]空間直線平行度誤差高精度算法與程序開發(fā)[J]. 林翔.  福建商業(yè)高等�？茖W(xué)校學(xué)報. 2008(05)
[9]反求建模中常見二次曲面擬合方法[J]. 田懷文,郭仕章.  西南交通大學(xué)學(xué)報. 2007(05)
[10]平面度誤差各種評定方法的比較[J]. 黃富貴.  工具技術(shù). 2007(08)



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