[发明专利]一种利用三维点云的零件加工精度自动检测方法

摘要

本发明公开一种利用三维点云的零件加工精度自动检测方法，利用三维激光扫描技术对零件进行点云采样；通过主成分分析法对采样点云与零件设计模型进行粗配准，根据采样点云配准过程中点的残差值对点赋权，通过选权迭代最近邻点的方法进行配准精细调整；最后进行误差分布假设性检验以及公差界限检验自动生成零件加工精度的评价结果。本发明不仅可以通过误差分布假设性检验识别存在明显加工误差的不合格零件，还能通过公差界限检验进一步识别出加工精度超出限定公差的次品零件，对于传统机械零件的自动化精度检测具有广泛的适应性。

主权项

1.一种利用三维点云的零件加工精度自动检测方法，其特征在于：通过以下具体步骤对一对给定零件以及零件设计模型进行自动检测：(1)针对零件实体，利用三维激光扫描技术对零件进行点云采样，采集零件三维点云P；(2)通过主成分分析法对采样点云P与零件设计模型Q进行粗配准，根据采样点云配准过程中点的残差值对采样点云中点与设计模型点云中点的对应关系赋权，通过选权迭代最近邻点的方法进行配准精细调整；(3)配准完成后进行误差分布假设性检验以及公差界限检验自动生成零件加工精度的评价结果；上述步骤(2)的具体过程为：(2.1)对于零件设计模型Q进行随机采样，获得点集Q₀；(2.2)对点云P和点集Q₀分别通过主成分分析法计算各自的协方差矩阵，然后将对应协方差矩阵的特征向量作为XYZ轴建立各自标准姿态坐标系C_p和C_q；(2.3)通过坐标转换把C_p和C_q转换到相同坐标系中完成粗配准；(2.4)对完成粗配准的点云P，把零件设计模型Q作为参考，计算点云P到零件设计模型Q的最近距离点集Q₁＝C(P，Q)，点云P与点集Q₁具有一一对应关系，形成初始对应点对应关系D₀；(2.5)利用粗配准结果采样点云P中点的残差值和相应赋权函数对点对D₀进行赋权：其中，v为残差，μ为v的均值，σ为v的方差，n为常数；(2.6)结合步骤(2.5)所得点对权值，计算旋转矩阵R和平移向量q_T，对扫描点云P进行坐标变换；(2.7)重复步骤(2.1)至步骤(2.3)过程，进行迭代计算，每次计算均更新点对应关系获得点对D_k，计算第k次迭代的配准误差为其中，d_i^(k)为第k次迭代P到Q₁的距离，n为点云P点的数目，当|E_k‑E_k‑1|＜ε时，ε指精配准中迭代收敛阈值。