一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法技术

本发明专利技术公开了一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，步骤包括：获取设备模块的各个组成单元的3D扫描点云数据；根据3D扫描点云数据建立各个组成单元的单元3D模型，并对单元近似度进行检测和模型调节；获取设备模块的各个组成单元的组装次序关系，并根据组装次序关系对各个单元3D模型进行依序编号；按照编号依次对各个单元3D模型进行3D模型组装构建设备模块的设备3D模型；对设备3D模型与设备模块进行设备近似度检测和模型调节；保存设备3D模型。基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，能够对设备模块进行三维建模，从而便于对设备模块的各个组成单元结构以及组装进行检验，提高组成单元的组装成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法
本专利技术涉及一种3D扫描逆向建模方法，尤其是一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法。
技术介绍
模块化生产是目前一种先进的生产方式，其主要流程是生产厂家将整个工厂的设备模块按照客户生产地点的实际现场情况进行设备模块布局设计，而后将整个工厂的设备模块划分成若干个模块，每个模块均在生产厂家中进行生产，然后将这些模块在运输到客户的生产地点进行现场组装。这种模块化生产依托于生产厂家强大的制造能力可以提高整个工厂的设备模块的生产质量，相比在客户生产现场的简陋生活条件而言，整个工厂的设备模块的组装质量更好、组装效率更高。但是由于每个独立的模块生产完成后需要进行校验，检测每个模块的制作是否满足设计要求，因此，模块建造完成后需要进行预拼装，在预拼装过程中检测各模块的连接口是否能够准确对接，而预拼装就是将建造的模块吊装至一起进行实际拼装焊接，这种检验工程非常庞大，并且周期比较长，并且都是模块制造完成后才能检验，而检验一旦不合格，返工难度大。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，能够对设备模块进行三维建模，从而便于对设备模块的各个组成单元结构以及组装进行检验，提高组成单元的组装成功率。技术方案：本专利技术所述的基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，包括如下步骤：步骤1，获取设备模块的各个组成单元的3D扫描点云数据；步骤2，根据各个组成单元的3D扫描点云数据建立各个组成单元的单元3D模型，并对各个单元3D模型与对应组成单元的单元近似度进行检测和模型调节，控制单元近似度在单元近似度阈值范围内；步骤3，获取设备模块的各个组成单元的组装次序关系，并根据组装次序关系对各个单元3D模型进行依序编号；步骤4，按照编号依次对各个单元3D模型进行3D模型组装构建设备模块的设备3D模型；步骤5，对设备3D模型与设备模块进行设备近似度检测和模型调节，控制设备近似度在设备近似度阈值范围内；步骤6，保存设备近似度在设备近似度阈值范围内的设备3D模型。进一步的，步骤2中，在对各个单元3D模型与对应组成单元的单元近似度进行检测和模型调节时，具体步骤为：步骤2.1，获取一个组成单元的单元实测数据，包括单元实测结构数据和单元外观材质；步骤2.2，获取与步骤2.1中组成单元对应的单元3D模型的单元模型结构数据；步骤2.3，计算各个对应位置处的单元模型结构数据与单元实测结构数据的单元误差值，并利用单元误差值计算该位置处的单元误差比例；步骤2.4，判断各个位置处的单元误差比例是否小于单元误差比例阈值，并根据判断结果调节或确定单元3D模型的单元模型结构数据；步骤2.5，根据调节或确定后的单元模型结构数据的单元误差比例计算单元3D模型与对应组成单元的单元近似度，再判断单元近似度是否在单元近似度阈值范围内，若超出单元近似度阈值范围，则调节单元误差比例阈值的大小，再返回步骤2.4，若在单元近似度阈值范围内，则进入步骤2.6；步骤2.6，将外观材质赋予当前单元3D模型，再返回步骤2.1进行另一个单元3D模型的单元近似度进行检测和模型调节。进一步的，步骤2.3中，利用单元误差值计算该位置处的单元误差比例的计算公式为：式中，Gi表示第i位置处的单元误差比例，Wi表示第i位置处的单元误差值，Ti表示第i位置处的单元实测结构数据，第i位置处的单元误差值的计算公式为：Wi＝|Hi-Ti|式中，Hi表示第i位置处的单元模型结构数据。进一步的，步骤2.4中，根据判断结果调节或确定单元3D模型的单元模型结构数据时，具体步骤为：步骤2.4.1，依次对各个位置处的单元误差比例与单元误差比例阈值进行比较，若某个位置处的单元误差比例小于单元误差比例阈值，则确定该位置处的单元模型结构数据不调节，若某个位置处的单元误差比例大于单元误差比例阈值，则记录该位置为待调节位置；步骤2.4.2，对各个待调节位置处的单元模型结构数据的单元误差比例进行大小排序，对大小排序的前30％单元模型结构数据进行替换调节，将单元实测结构数据直接替换该待调节位置处的单元模型结构数据。进一步的，步骤2.5中，计算单元3D模型与对应组成单元的单元近似度时，具体的单元近似度计算公式为：式中，M表示单元近似度，n表示单元3D模型中需要进行单元误差值计算的单元模型结构数据的数量，Gi表示第i位置处的单元误差比例。进一步的，步骤2.5中，单元近似度阈值范围为大于99％；单元误差比例阈值的初始值为0.1％；每次调节单元误差比例阈值的大小间距为0.02％。进一步的，步骤5中，对设备3D模型与设备模块进行设备近似度检测和模型调节时，具体步骤为：步骤5.1，获取设备模块整体的设备实测结构数据；步骤5.2，获取设备3D模型的设备模型结构数据；步骤5.3，计算各个对应位置处的设备模型结构数据与设备实测结构数据的设备误差值，并利用设备误差值计算该位置处的设备误差比例；步骤5.4，判断各个位置处的设备误差比例是否小于设备误差比例阈值，并根据判断结果调节或确定设备3D模型的设备模型结构数据；步骤5.5，根据调节或确定后的设备模型结构数据的设备误差比例计算设备3D模型与设备模块的设备近似度，再判断设备近似度是否在设备近似度阈值范围内，若超出设备近似度阈值范围，则调节设备误差比例阈值的大小，再返回步骤5.4，若在设备近似度阈值范围内，则保存该设备3D模型并标注该设备3D模型的设备近似度。进一步的，步骤5.3中，利用设备误差值计算该位置处的设备误差比例的计算公式为：式中，Si表示第i位置处的设备误差比例，Ki表示第i位置处的设备误差值，Li表示第i位置处的设备实测结构数据，第i位置处的设备误差值的计算公式为：Ki＝|Ji-Li|式中，Ji表示第i位置处的设备模型结构数据。进一步的，步骤5.4中，根据判断结果调节或确定设备3D模型的设备模型结构数据时，具体步骤为：步骤5.4.1，依次对各个位置处的设备误差比例与设备误差比例阈值进行比较，若某个位置处的设备误差比例小于设备误差比例阈值，则确定该位置处的设备模型结构数据不调节，若某个位置处的设备误差比例大于设备误差比例阈值，则记录该位置为待调节位置；步骤5.4.2，对各个待调节位置处的设备模型结构数据的设备误差比例进行大小排序，对大小排序的前20％设备模型结构数据进行替换调节，将设备实测结构数据直接替换该待调节位置处的设备模型结构数据。进一步的，步骤5.5中，计算设备3D模型与设备模块的设备近似度时，具体的设备近似度计算公式为：式中，P表示设备近似度，m表示设备3D模型中需要进行设备误差值计算的设备模型结构数据的数量，Si表示第i位置处的设备误差比例。本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：利用对各个单元3D模型与对应组成单元的单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，获取设备模块的各个组成单元的3D扫描点云数据；/n步骤2，根据各个组成单元的3D扫描点云数据建立各个组成单元的单元3D模型，并对各个单元3D模型与对应组成单元的单元近似度进行检测和模型调节，控制单元近似度在单元近似度阈值范围内；/n步骤3，获取设备模块的各个组成单元的组装次序关系，并根据组装次序关系对各个单元3D模型进行依序编号；/n步骤4，按照编号依次对各个单元3D模型进行3D模型组装构建设备模块的设备3D模型；/n步骤5，对设备3D模型与设备模块进行设备近似度检测和模型调节，控制设备近似度在设备近似度阈值范围内；/n步骤6，保存设备近似度在设备近似度阈值范围内的设备3D模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取设备模块的各个组成单元的3D扫描点云数据；
步骤2，根据各个组成单元的3D扫描点云数据建立各个组成单元的单元3D模型，并对各个单元3D模型与对应组成单元的单元近似度进行检测和模型调节，控制单元近似度在单元近似度阈值范围内；
步骤3，获取设备模块的各个组成单元的组装次序关系，并根据组装次序关系对各个单元3D模型进行依序编号；
步骤4，按照编号依次对各个单元3D模型进行3D模型组装构建设备模块的设备3D模型；
步骤5，对设备3D模型与设备模块进行设备近似度检测和模型调节，控制设备近似度在设备近似度阈值范围内；
步骤6，保存设备近似度在设备近似度阈值范围内的设备3D模型。


2.根据权利要求1所述的基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，其特征在于，步骤2中，在对各个单元3D模型与对应组成单元的单元近似度进行检测和模型调节时，具体步骤为：
步骤2.1，获取一个组成单元的单元实测数据，包括单元实测结构数据和单元外观材质；
步骤2.2，获取与步骤2.1中组成单元对应的单元3D模型的单元模型结构数据；
步骤2.3，计算各个对应位置处的单元模型结构数据与单元实测结构数据的单元误差值，并利用单元误差值计算该位置处的单元误差比例；
步骤2.4，判断各个位置处的单元误差比例是否小于单元误差比例阈值，并根据判断结果调节或确定单元3D模型的单元模型结构数据；
步骤2.5，根据调节或确定后的单元模型结构数据的单元误差比例计算单元3D模型与对应组成单元的单元近似度，再判断单元近似度是否在单元近似度阈值范围内，若超出单元近似度阈值范围，则调节单元误差比例阈值的大小，再返回步骤2.4，若在单元近似度阈值范围内，则进入步骤2.6；
步骤2.6，将外观材质赋予当前单元3D模型，再返回步骤2.1进行另一个单元3D模型的单元近似度进行检测和模型调节。


3.根据权利要求2所述的基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，其特征在于，步骤2.3中，利用单元误差值计算该位置处的单元误差比例的计算公式为：



式中，Gi表示第i位置处的单元误差比例，Wi表示第i位置处的单元误差值，Ti表示第i位置处的单元实测结构数据，第i位置处的单元误差值的计算公式为：
Wi＝|Hi-Ti|
式中，Hi表示第i位置处的单元模型结构数据。


4.根据权利要求2所述的基于点云数据的3D扫描逆向建模方法，其特征在于，步骤2.4中，根据判断结果调节或确定单元3D模型的单元模型结构数据时，具体步骤为：
步骤2.4.1，依次对各个位置处的单元误差比例与单元误差比例阈值进行比较，若某个位置处的单元误差比例小于单元误差比例阈值，则确定该位置处的单元模型结构数据不调节，若某个位置处的单元误差比例大于单元误差比例阈值，则记录该位置为待调节位置；
步骤2.4.2，对各个待调节位置处的单元模型结构数据的单元误差比例进行大小排序，对大小排序的前30％单元模型结构数据进行替换调节，将单元实测结构数据直接替换该待调节位置处的单元模型结构数据。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永杰，张岳珅，孙文美，
申请(专利权)人：南京梅森自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32