[发明专利]一种附加约束条件的支铰轴中心扫描提取算法

权利要求书

1.一种附加约束条件的支铰轴中心扫描提取算法，其特征在于，所述提取算法包括4个步骤：

S1、采用平面拟合算法对外业采集到的数据进行处理得到支铰轴端面拟合平面P的方程与支铰轴端面拟合平面P的法向量；

S2、利用间接拟合法对外业采集到的数据与步骤S1得到的支铰轴端面拟合平面P的法向量进行处理得到支铰轴轴线L上一点的坐标；

所述间接拟合法即利用柱面拟合算法、附加约束条件与参数平差对数据进行处理；

S3、利用支铰轴端面拟合平面P与轴线L获得支铰轴端面中心点；

S4、将端面中心点进行平移获取支铰轴中心点。

2.如权利要求1所述的一种附加约束条件的支铰轴中心扫描提取算法，其特征在于，所述外业数据采集的具体过程为：

扫描仪架设完成后，外业人员利用扫描仪对支铰轴进行扫描之前需设定扫描区域和设置扫描分辨率；增加扫描的分辨率，获取关于铰轴柱面的数据，在增加扫描分辨率的同时，细化扫描区域，扫描仪扫描结束后，得到外业采集到的数据。

3.如权利要求1所述的一种附加约束条件的支铰轴中心扫描提取算法，其特征在于，所述步骤S1的具体内容为：

S1.1、利用梯度滤波算法从扫描采集到的数据中获取支铰轴端面上的点云数据；

S1.2、构建支铰轴端面拟合平面P的一般式方程：AX+BY+CZ+D＝0(1)，公式(1)中(X，Y，Z)为支铰轴端面上的点的三维坐标；

S1.3、将支铰轴端面上的点的三维坐标代入公式(1),利用最小二乘算法进行拟合后，即可获得一般式中的A、B、C、D的值，从而得到支铰轴端面拟合平面P的表达式方程式与支铰轴端面你和平面P的法向量T(A、B、C)。

4.如权利要求1所述的一种附加约束条件的支铰轴中心扫描提取算法，其特征在于，所述步骤S2的具体内容为：

S2.1、扫描前设置扫描的区域，并对外业采集到的数据进行人工裁剪，获取支铰轴柱面上的点云信息；

S2.2、构建支铰轴轴线L点向式方程：

公式(2)中(x_l，y_l，z_l)为轴线上某点的三维坐标，记为P_l，(a，b，c)为轴线的方向向量T1，t为轴线上任一点到点P_l(x_l，y_l，z_l)的距离，公式(2)中(X1，Y1，Z1)为支铰轴轴线上的点的三维坐标；

S2.3、构建点到直线的距离方程，直线为S2.2构建的支铰轴柱面轴线L，代入可得到距离d的方程为：

公式(3)中的(x，y，z)为支铰轴柱面上的点的三维坐标，(x_l，y_l，z_l)为轴线上某点的三维坐标，(a，b，c)为轴线的方向向量T1；

S2.4、采用附有约束条件的参数平差求解出的支铰轴轴线上L的点P_l的坐标，具体过程如下：

通过公式(3)，可建立支铰轴柱面拟合的误差方程，如公式(4)所示：

v＝d-r (4)

公式(4)中,v为参数平差中的拟合残差，r为柱面半径；

附加约束条件为：

公式(5)中(A、B、C)为支铰轴端面拟合平面的法向量T，r₀为支铰轴实际半径，实际半径可通过支铰轴设计图纸来获取其半径长度，联立公式(3)～(5)，代入支铰轴柱面上的点后，得到轴线L上点P_l的三维坐标(x_l，y_l，z_l)。