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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利基于点云表面形状特征描述符配准算法的零件预定位方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116843729B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-06发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310378091.1，技术领域涉及：G06T7/32；该发明授权基于点云表面形状特征描述符配准算法的零件预定位方法是由于连栋;林波;陈晨;陈浩涵;贾华坤;高荣科;陆洋;陈孝喆;王飞飞;金浩设计研发完成，并于2023-04-11向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于点云表面形状特征描述符配准算法的零件预定位方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种基于点云表面形状特征描述符配准算法的待测零件预定位方法，包括以下步骤：步骤S1，将待测零件放在工作台上；步骤S2，手动操作机械臂，通过机械臂搭载的线激光扫描仪扫描待测零件，获得局部点云；步骤S3，基于零件CAD模型生成待测零件全局点云；步骤S4，将待测零件全局点云向扫描零件局部点云配准，得到两者变换矩阵T1；步骤S5，手动操作机械臂，带动线激光扫描仪扫描机械臂底座，建立机器人基坐标系；步骤S6，求解C‑Track坐标系与机器人基坐标系的转换关系，得到两者变换矩阵T2；步骤S7，基于T1、T2进行坐标变换，将零件坐标系变换到机械臂基坐标系下，进而实现待测零件预定位。

本发明授权基于点云表面形状特征描述符配准算法的零件预定位方法在权利要求书中公布了：1.一种基于点云表面形状特征描述符配准算法的待测零件预定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1，将待测零件放在工作台上； 步骤S2，手动操作机械臂，通过机械臂搭载的线激光扫描仪扫描待测零件，获得局部点云； 步骤S3，基于零件CAD模型生成待测零件全局点云； 步骤S4，将待测零件全局点云向扫描零件局部点云配准，得到两者变换矩阵T1； 具体为，通过基于表面形状特征描述子的点云配准算法实现全局点云向局部扫描点云的配准，扫描获得的局部点云位于C-Track跟踪系统的坐标系下，通过配准进而得到工件坐标系向跟踪系统坐标系的坐标转换矩阵； 其中， 基于表面形状特征描述子的点云配准算法具体为： 步骤S41，对局部点云与全局点云进行体素下采样； 步骤S410，体素化点云， 步骤S411，将每个体素中包含的点取平均或加权平均得到一个新的点，以此来替代原来体素中所有的点，通过体素下采样减少点的数目，提高运算速度； 步骤S42，通过表示立体几何形状的内部形状描述子算法，求解出含有丰富几何信息的点云特征点，进一步减少处理点的数目； 步骤S43，针对点云特征点，分别求取对应的表面形状特征描述符SSFD＝{d1,d2,a1,a2,a3,c,o,p}； 其中，d1表示特征点到点云质心的距离，假设特征点坐标x1,y1,z1,点云质心坐标x2,y2,z2,如公式1所示： d2表示特征点与不同半径邻域质心距离的平均值，如公式2所示: 其中，D1表示特征点到小半径邻域点云质心的距离，D2表示特征点到大半径邻域质心的距离； a1表示特征点法线和特征点与点云质心的连线之间的夹角，如公式3所示： 其中，v1表示特征点法线向量，v2表示特征点与点云质心的连线向量； a2表示特征点法线与邻域点云法线夹角之和的平均值，按照公式3求解各个夹角，根据公式4求平均值； a3表示特征点法线与邻域点云连线夹角之和的平均值，按照公式3、4求解； c表示特征点处曲率变化，如公式5所示： o表示点云全方差，对点云表面起伏程度具有描述能力，如公式6所示： p表示点云平整度，可有效表示该点处邻域内拟合曲面的平整程度,如公式7所示： 其中，λ1、λ2、λ3为基于协方差矩阵的特征值； 步骤S44，分别求取特征点对应的表面形状特征描述子后，将求得的局部点云特征点表面形状特征描述符与全局点云特征点表面形状特征描述符进行特征匹配，获得初始匹配关系； 步骤S45，通过距离约束剔除错误的匹配点对； 步骤S46，获得正确的匹配关系后，通过最小二乘法进行坐标变换得到最优变换矩阵，完成点云粗配准； 步骤S47，在此基础上使用迭代最近点算法完成点云精配准； 步骤S5，手动操作机械臂，带动线激光扫描仪扫描机械臂底座，建立机器人基坐标系； 步骤S6，求解C-Track坐标系与机器人基坐标系的转换关系，得到两者变换矩阵T2； 步骤S7，基于T1、T2进行坐标变换，将零件坐标系变换到机械臂基坐标系下，进而实现待测零件预定位。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人中国石油大学(华东)，其通讯地址为：266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号中国石油大学(华东)；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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