一种利用旋转台运动的点云多视拼接方法

点云多视拼接在制造业领域中自动化测量方面具有重要作用。目前,点云多视拼接的技术在拼接效率和拼接精度上存在不足。提出一种新的利用旋转台运动的点云多视拼接方法。使用特征简单的圆环形校准件,校准过程更加灵活,适用性更强。在ICP配准算法运行前进行点云摆正与旋转变换,提高了算法的运行效率与精度。首先利用对旋转台旋转角度的精确控制,采集校准件全部视角的点云数据,进行分析与处理后,实现旋转台在点云空间坐标系里的位置校准。之后利用旋转台运动完成点云多视拼接,使用ICP配准算法进一步提高拼接精度。试验表明,该方法拼接时间短,效果好。

结合图像特征的多视拼接数据的消冗处理

在不丢失非重叠区域数据的情况下,对多视拼接重合区域的三维点云数据进行消冗处理是三维拼接中的一个难题。针对这一难题,提出了一种结合二维图像信息查找和消除冗余数据的新方法。算法首先查找位于拼接重叠区域的三维点云数据,结合三维点的K近邻约束和对应像素特征描述的相似度,对重叠区域的点云数据进行冗余查找和消除。实验表明,该方法能够准确判断并消除冗余点,没有造成更改或丢失非重叠区域三维数据点的不良效果,消冗速度也有所提高。

有效消除多视拼接累计误差的大曲面测量方法

为了提高大尺寸曲面测量精度,综合利用精密机械、光电技术、CAD/CAM/CAT和自动控制等科学技术,将高精度测量设备与数控加工设备相结合,实现了大尺寸曲面在线检测加工一体化。在详细分析影响多视序列子轮廓拼接精度原因的基础上,为了减小多视拼接累计误差的影响,提出了基于互为基准的轮廓拼接策略和基于整体误差补偿的拼接方法,按照轮廓的封闭连续拼接误差最终为零的原则,实现累计误差的二次分配,减少序列轮廓数据连续拼接累计误差。实验结果表明:系统测量精度优于20μm。

一种快速多视拼接方法研究

针对3D扫描测量领域自动化水平不高,测量不稳定,测量误差较大的现状,在双目结构光测量系统基于空间点相对距离不变性的多视拼接中,提出了一种基于三角约束和全局优化的多视拼接方法。该方法包括:匹配标记点时对由点距约束求得的可能匹配点加入三角约束,去除误匹配点;初次拼接后,根据求得的重心用最小二乘法进行全局优化,得到优化后的拼接矩。通过VC++,Open CV等工具的算法实现表明:该方法能够较好地抑制累积误差,拼接方法稳定、快速,能实现自动化拼接。

三维激光扫描多视点云拼接新方法

提出了一种新的多视点云拼接算法.该方法首先根据点云观测数据,以一个二维平面网格以及网格中各网点所对应的Z坐标来拟合参考点云;然后采用公共点对法将目标点云概略拼合到参考网格点云;最后,计算目标点云中各点至网格点云中相应网眼的距离,并以所有这些距离的平方和最小为准则,采用最小二乘法迭代解算点云坐标转换参数.实例证明,该方法算法可靠,操作简单,计算效率高,具有很强的实用价值.

基于标志点的多视三维数据自动拼接方法

为了实现多视三维数据的自动拼接,提出了一种数据拼接方法。利用标志点的空间特征不变性,通过引入距离矩阵和匹配信息表,根据匹配标志点之间的约束关系,实现了标志点的匹配,同时利用相邻区域测量数据之间的关系,基本消除了匹配歧义问题。运用奇异值分解法求解旋转矩阵R和平移向量T,实现测量数据拼接。多视拼接实例表明,本算法具有较强的鲁棒性,能够实现对多视数据的快速,自动拼接,具有很好的实用价值。

基于多视图约束的结构光扫描系统冗余点去除算法

针对结构光多视扫描拼接后在扫描重叠区域内重复计算带来的数据冗余问题,提出一种重复区域内冗余点删除算法.首先根据多视图几何约束原理,将不同视下相机外参数绝对定向.然后计算当前视下三维点并将其反投影至上次扫描图像,若反投影像点在上次扫描中曾参与物点计算,且若2次物点距离大于给定阈值,则保留当前视下三维点,反之保留反投影残差较小者;否则,保留该点.理论分析和实验结果表明,对于重叠扫描区域,该算法能达到和单次扫描相同密度的点云,且去除了扫描过程中精度较低的点,同时保留了曲率较大处表面的细节信息.

基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法

叶片作为航空发动机的核心部件,对整机的安全性和可靠性起着关键性作用.一直以来叶片型面的尺寸、形状精度在加工和检测过程中均有着严格要求.为此,本文提出一种基于线激光扫描的叶片三维型面重构方法.首先,基于研制的叶片四轴检测装置,结合线性编码器与线激光传感器实现了叶片型面的快速扫描与数据采集.然后,提出基于叶片基准面几何特征的多视场扫描数据拼接方法,完成了叶片型面的高精度重构.最后,以典型叶片为实验对象进行型面重构实验,并将重构数据与三坐标测量结果进行对比.结果表明叶片截面轮廓的平均偏差在0.040 mm以内,标准差小于0.028 mm.验证了提出的叶片型面重构方法的精确性与可行性.

大型锻件热态三维结构光在线测量技术

针对大型锻件尺寸的在线测量问题,提出一种基于结构光的立体视觉测量方法。该方法针对红热态高温条件下结构光条纹难以获取的问题,采用物理滤色和数字滤色相结合的办法克服热态表面辐射的影响,同时采用多频相移技术以显著提升抗噪能力;针对大型物体测量提出了基于标记球的多视测量自动拼接方案。现场实验验证表明,基于结构光立体视觉的三维测量实验系统可以在15m远距离实现在线大型锻件非接触测量,具有测量速度快、测量精度高、方便快捷、简单可靠的特点,能满足大型铸锻件热态在线测量的要求。

逆向工程中基于标签的点云数据采集与处理

针对光学扫描仪采集点云数据的特点,以犁体曲面为研究对象,引入圆形标签作为扫描时的识别点及多视拼接的基准点,经合理规划后获取点云数据。从噪声去除、多视拼接、数据平滑与精简等方面讨论了点云数据预处理方法,重点研究基于标签点的多视拼接,提出了人机交互模式下多视点云数据统一方法,实例表明拼接误差可控制在0.05 mm之内,运行时间可缩短30 s左右。并利用逆向工程软件Im ageware完成了犁体曲面的构建,为探索逆向工程在农机产品设计制造中的应用提供借鉴。

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题:其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点(ICP)点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。