一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，包括：建立待测工件的理论点云模型；测量待测工件的实际点云模型；对待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准；对理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征；计算理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差。本发明专利技术简单、实用、快捷，适用于任何模型的轮廓度检测，通用性强，可以同时提高工业轮廓度检测的精度和效率，能够满足高精度轮廓度误差评定的需求。本发明专利技术还公开了一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试计量技术与仪器及精密检测
，尤其涉及一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法及系统。
技术介绍
随着数字化设计与工业4.0智能制造的发展，自由曲面或复杂曲面在航空航天、生物医学、汽车、造船、模具等工业领域应用日益广泛，对精密零件的加工质量的要求也越来越高，因此对自由曲面或复杂曲面零件进行高精度、高效率的轮廓度误差评定至关重要。轮廓度检测主要研究的是面轮廓度误差的评定，面轮廓度误差是被测轮廓面对于理论轮廓面的允许变动量，分为标明基准的面轮廓度误差和未标明基准的面轮廓度误差。根据ISO 1101，最小区域原则是评定轮廓度误差的基本准则，指包容被测轮廓的理论轮廓等距面间的最小距离，其实质是非线性最优化问题。在轮廓度误差评定的研究中，平面和球面等研究方法已经比较成熟，自由曲面及复杂曲面的评定仍存在着很大的困难，而已有的样板法、投影法和仿形法等，均因测量精度和效率较低而不能满足要求。相对于传统的测量方法，三坐标测量机(CMM)有着高精度和可编程控制的优点，因此被广泛用于精度要求高的零件外形检测中，但其精度受测量策略影响较大，且存在着测量坐标系和设计坐标系不重合的问题。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，有效的提高了工业尤其是在3C行业中零件轮廓度检测的精度和效率。本专利技术提供了一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，包括：建立待测工件的理论点云模型；测量所述待测工件的实际点云模型；对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准；对所述理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征；计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差。优选地，所述建立待测工件的理论点云模型具体为：通过Imageware软件将所述待测工件的三维设计模型转化为Scatter格式，从而得到所述待测工件的理论点云模型。优选地，所述测量所述待测工件的实际点云模型具体为：通过校准后的激光扫描仪获取所述待测工件的点云深度信息。优选地，所述对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准具体为：采用主方向贴合法快速缩小平移和旋转错位完成点云粗配准；通过计算点云曲率特征提取特征点，使用k-d tree搜索最近点完成精确配准。优选地，所述计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差具体为：计算所述待测工件配准后实际点云模型的每一个点到理论点云模型对应点的距离，将计算得到的距离在提取到的理论点云模型的每一个点的法线方向上投影，确定所有投影中最大值的2倍为轮廓度误差。一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的系统，包括：理论点云模型建立单元，用于建立待测工件的理论点云模型；实际点云模型测量单元，用于测量所述待测工件的实际点云模型；配准单元，用于对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准；法线特征获取单元，用于对所述理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征；轮廓度误差计算单元，用于计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差。优选地，所述理论点云模型建立单元具体用于：通过Imageware软件将所述待测工件的三维设计模型转化为Scatter格式，从而得到所述待测工件的理论点云模型。优选地，所述实际点云模型测量单元具体用于：通过校准后的激光扫描仪获取所述待测工件的点云深度信息。优选地，所述配准单元具体用于：采用主方向贴合法快速缩小平移和旋转错位完成点云粗配准；通过计算点云曲率特征提取特征点，使用k-d tree搜索最近点完成精确配准。优选地，所述轮廓度误差计算单元具体用于：计算所述待测工件配准后实际点云模型的每一个点到理论点云模型对应点的距离，将计算得到的距离在提取到的理论点云模型的每一个点的法线方向上投影，确定所有投影中最大值的2倍为轮廓度误差。由上述方案可知，本专利技术提供的一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，通过建立待测工件的理论点云模型，并测量待测工件的实际点云模型，对待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准，并对理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征，最后基于获取的法线特征计算理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差，该方法简单、实用、快捷，适用于任何模型的轮廓度检测，通用性强，可以同时提高工业轮廓度检测的精度和效率，能够满足高精度轮廓度误差评定的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一公开的一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法的流程图；图2为本专利技术公开的具体实施方式中面轮廓度误差定义的示意图；图3为本专利技术公开的具体实施方式中面轮廓度误差计算示意图；图4为本专利技术实施例二公开的一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术实施例一公开的一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，包括：S101、建立待测工件的理论点云模型；当需要对待测工件的面轮廓度进行精确检测时，对于CAD设计模型已知的工件，利用计算机辅助技术，得到待测工件的理论点云模型。理论点云模型上的点集为P＝{Pi＝(xi,yi,zi)|(i＝0,1,2,...,NP-1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，其特征在于，包括：建立待测工件的理论点云模型；测量所述待测工件的实际点云模型；对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准；对所述理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征；计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差。

【技术特征摘要】
1.一种基于点云模型的面轮廓度精确检测的方法，其特征在于，包括：建立待测工件的理论点云模型；测量所述待测工件的实际点云模型；对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准；对所述理论点云模型进行特征提取，获取其法线特征；计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立待测工件的理论点云模型具体为：通过Imageware软件将所述待测工件的三维设计模型转化为Scatter格式，从而得到所述待测工件的理论点云模型。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量所述待测工件的实际点云模型具体为：通过校准后的激光扫描仪获取所述待测工件的点云深度信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述待测工件的理论点云模型和实际点云模型完成配准具体为：采用主方向贴合法快速缩小平移和旋转错位完成点云粗配准；通过计算点云曲率特征提取特征点，使用k-d tree搜索最近点完成精确配准。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述理论点云模型和实际点云模型的轮廓度误差具体为：计算所述待测工件配准后实际点云模型的每一个点到理论点云模型对应点的距离，将计算得到的距离在提取到的理论点云模型的每一个点的法线方向上投影，确定所有投影中最大值的2倍为轮廓度误差。6.一种基于点云模...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国栋，吴炎凡，王正，王振华，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32