[发明专利]一种未知模型复杂曲面三维轮廓自动化测量方法及其系统

说明书

本发明提供一种未知模型复杂曲面三维轮廓自动化测量方法，包括S1：获取两个测量设备的矩阵RT_trs；S2：低精度测量点云数据集G；S3：根据矩阵以及点云数据集G获取高精度的点云数据集G_t；S4：预测测量路径并生成预定采样点的三维坐标；S5：根据测量路径进行高精度测量获得点云数据集C；S6：比对点云数据集C与预定采样点的三维坐标：当覆盖率达到90％以上，获得完整点云数据；当覆盖率低于90％，重复S4。本发明能够测量精度较低的第一测量设备对待测器件的测量规划测量精度较高的第二测量设备的测量路径，并按照规划的路径进行测量，获得待测器件的未知曲面的高精度点云数据，使得本方法的测量数据完整度高，并且精度高，对测量未知曲面的适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及未知模型曲面的三维测量技术领域，具体涉及一种未知模型复杂曲面三维轮廓自动化测量方法及其系统。

背景技术

目前，机械加工、工业设计、生物医疗、文物复制、逆向工程等领域中涉及大量的对复杂曲面三维轮廓测量的需求。但是，现有技术中，针对曲面的三维轮廓的测量，存在以下两种方法：

(1)通过待测器件设计高精度夹具，再通过待测器件的理论面型轮廓实现对待测器件的三维轮廓测量；但是该方法需要先已知待测器件的理论模型再对待测器件定制与之匹配的夹具，使得对待测器件的测量成本昂贵且无法重复利用，造成资源浪费；

(2)将待测器件表面划分成若干个采集区域，使每个采样区域的轮廓变化平缓满足传感器工作参数，通过人为调控测量系统，实现对每个采样区域的测量，最后通过数据拼接手段获取完整的待测器件三维轮廓；但是当采用这种方法对结构复杂的待测器件进行检测时，需要划分大量的采样区域，并且测量结果完全依赖于数据拼接的精度，使得对数据拼接技术的要求过高，导致出现测量不完整、测量效率低、测量精度差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种可以完整测量未知模型复杂曲面三维轮廓的自动化测量方法及其系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种未知模型复杂曲面三维轮廓自动化测量方法，包括以下步骤：

步骤S1：对第一测量设备与第二测量设备进行预处理，获取第一测量设备与第二测量设备的相对位置关系，即空间刚体变换矩阵RT_trs；

步骤S2：第一测量设备对待测器件进行测量，获取待测器件的表面在第一测量设备的测量坐标系下的点云数据集G；

步骤S3：通过对点云数据集G根据空间刚体变换矩阵RT_trs进行变换，获得在第二测量设备的测量坐标系下的点云数据集G_t；

步骤S4：根据上一步骤中获取的点云数据集得到第二测量设备的预定测量路径，通过数据插值公式根据上一步骤中获取的点云数据集获得第二测量设备的各个预定采样点的三维坐标；

步骤S5：第二测量设备按照预定测量路径对待测器件进行测量，获取待测器件的表面的点云数据集C；

步骤S6：将点云数据集C内的三维坐标与各个预定采样点的三维坐标相比对：

当点云数据集C内的三维坐标对各个预定采样点的三维坐标的覆盖率达到90％以上，则判断完整获取待测器件的点云数据；

当点云数据集C内的三维坐标对各个预定采样点的三维坐标的覆盖率低于90％，则判断未完整获取待测器件的点云数据，进行步骤S4。

所述步骤S1中，第一测量设备对标定件进行测量，获取标定件的表面在第一测量设备的测量坐标系下的点云数据集P；

第二测量设备对标定件进行测量，获取标定件的表面在第二测量设备的测量坐标系下的点云数据集S。