【技术实现步骤摘要】
一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法
[0001]本专利技术涉及复合材料预制体外形重建
,具体的说是一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法。
技术介绍
[0002]先进复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳、抗侵蚀、抗冲击、可设计性好等优点,是国民经济发展最重要的一类工程材料,在航空航天、国防军工领域的应用比例越来越大,如波音787客机中复合材料构件重量已占全机结构重量的50%左右,洛克希德
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马丁公司的F35型战斗机,其复合材料在机身的用量占整个结构重量的35%。
[0003]传统的复合材料预制体织造及检测分析技术存在人工干预多、生产成本高、生产效率低等问题,且难以适应任意形状预制体的自动化制造。随着复合材料构件向着大型化、集成化、整体化方向发展,针对复合材料复杂构件高性能、高精度、高效率的制造需求,具有自动化、数字化、智能化、精密化、柔性化等技术特点的大型复杂复合材料预制体织造成形系列装备是目前复合材料构件智能制造装备发展的主要方向。近年来,随着三维激光扫描测量技术的不断发展与完善,它在数据采集方面凸显出速度快、精度高、适应性强等优点使其成为各个领域的主流测量技术。针对复合材料预制体自动化整体外形分析问题,需要一种利用三维激光扫描技术用于实现复合材料预制体自动化整体外形重建的方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,重复将相邻具有重叠局部的点云数据 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,其特征在于:采用多个3D相机对复合材料预制体整体外形进行扫描,由于相邻两个3D相机采集到的数据有局部重叠,依次将相邻两个3D相机采集到的重叠部数据进行配准,得到完整的复合材料预制体点云数据,实现复合材料预制体整体外形的重建,具体步骤如下:步骤1,根据采集部分重叠局部点云的两个3D相机的位姿关系求出粗配准变换矩阵,对两片部分重叠局部点云进行粗配准;步骤2,计算粗配准之后的两片局部重叠点云中每个点的法向量;步骤3,将两片粗配准后的点云输入到一个自监督的特征编码网络中,提取点云中每个点的特征描述子;步骤4,根据两片粗配准后局部点云的特征描述子通过最近邻算法构建两片点云中点与点之间的对应关系集;步骤5,对两片粗配准后的点云中的对应关系集进行逐步优选来降低对应关系集中的离群值;步骤6,对去除离群值后的两片点云中的每一对对应点进行迭代计算精配准变换矩阵,完成两片局部点云的精配准;步骤7,更换下一组相邻两个3D相机获取的局部点云数据,重复步骤1
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6实现复合材料预制体整体外形重建。2.如权利要求1所述的一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,其特征在于:所述的步骤1中根据采集部分重叠局部点云的两个深度相机的位姿关系进行粗配准的具体步骤如下:步骤1.1,用两个深度相机对同一个包含三个标定点的标靶进行测量,获取到三个标定点的坐标信息,通过三个标定点在两个相机坐标系下的对应关系及位置坐标求出两个相机坐标系的变换矩阵;步骤1.2,将其中一片局部点云中的每个点乘以两个相机坐标系的变换矩阵,把该局部点云变换到另外一个相机坐标系下,得到两片点云的粗配准结果。3.如权利要求2所述的一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,其特征在于:所述的步骤2中计算粗配准之后的两片局部重叠点云中每个点的法向量具体步骤如下:步骤2.1,为每片局部点云中的每个点构建k
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邻域;步骤2.2,计算每个邻域的协方差矩阵,求解出协方差矩阵的特征值和特征向量,其中最小特征值对应的特征向量作为该邻域中心的法向量。4.如权利要求3所述的一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,其特征在于:所述的步骤3中提取点云中每个点的特征描述子具体步骤如下:步骤3.1,将输入点云在预设方向中随机选择一个方向进行角度变化;步骤3.2,将角度变化后的点云输入到自监督的特征编码网络中进行特征编码,得到点云中每个点在高维特征空间的点特征描述子。5.如权利要求4所述的一种基于三维局部点云配准的复合材料预制体整体外形重建方法,其特征在于:...
【专利技术属性】
技术研发人员:单忠德,汪俊,隆昆,谢乾,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:
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