南京航空航天大学沈建新获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测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:CN115345822B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03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:202210639522.0,技术领域涉及:G06T7/00;该发明授权一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测方法是由沈建新;刘文良;吴昊;戴家隆设计研发完成,并于2022-06-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测方法,首先针对航空零件理论模型分析处理,生成拍摄视点并筛选得出最优视点集。接着按机械臂的运动代价等为参数计算出最优路径。扫描仪按照视点路径拍摄,采用最先进的双目面结构光多频外差法以及改进的相位立体匹配算法获取点云。通过改进的标志点粘贴与组合拼接方法进行点云粗配准;和优化的ICP精配准融合多视角点云,并通过点云精简、点云去噪平滑、点云法失调整、补空洞等算法生成高质量点云并完成三维模型重建。最终利用算法实现获取模型与理论模型进行比对得出误差分析。本发明实验验证有效提高了航空复杂零件数字化三维测量的精度和自动化程度。
本发明授权一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测方法在权利要求书中公布了:1.一种面向航空复杂零件的面结构光自动化三维检测方法,其特征在于,包括以下步骤: 1获得航空复杂零件的零件理论数据模型; 2以测量空间为约束对零件理论数据模型进行分区; 3对各分区完成的零件理论数据模型进行初始视点生成,以各分区中心为球心,拍摄距离为半径建立球坐标系;在此球坐标系所生成的球表面分别按经向与横向到球心的矢量角偏差一个角度,生成若干布满球面的视点; 4对每个视点进行评价,以该视点拍摄情况下所拍摄最多的特征数、最少的遮挡率筛选出每个面的最优视点,得到每个分区的最优的前若干视点; 5筛选完毕后统计所有的最优视点,对于机械臂进行最优路径规划,计算出经过各最优视点的最优路径;将所有生成的最优视点的集合通过蚁群算法计算得出最优的机械臂路径点顺序,再加上机械臂预设起始点与终点,即构成本次零件扫描的最优路径; 6对双目相机进行标定,采用张氏棋盘格标定法得出双目相机的内外参数,综合上述内外参数校正完图像之后直接用于计算图像像素坐标转换至世界坐标的重投影矩阵Q; 7提供真实的航空复杂零件及固定该航空复杂零件的工装并在工装上设置用以供双目相机识别零件种类的非编码标志点; 8机械臂开始启动,按所获路径顺序遍历每个视点,通过工业投影机投射生成的24幅三频八步相移图案到航空复杂零件表面,并用工业相机进行随动拍摄后数据传入计算机; 9计算三维点云:利用拍摄的24幅三频八步相移图案进行多频外差解相算法;计算出连续的经过调制的航空复杂零件左右两幅连续相位图后,对相位图进行自动化阈值分割,区分出相位图中的航空复杂零件与背景; 9对左右两个相机图像中零件像素信息对应匹配,匹配完成后图像坐标对应点相减即可得到左右相机视差图矩阵D;重投影矩阵Q与上述步骤得到的视差图矩阵D计算出当前视角所拍摄的零件的世界坐标系下的三维点云,输出当前视角点云数据; 10通过识别粘贴的标志点来计算多视角点云拼接所需的变换矩阵;将获取的变换矩阵应用于前后两个视角所获点云,即将两幅点云统一在相同坐标系下并完成公共区域拼接,使用上述获得的矩阵即完成初步点云粗拼接; 11通过ICP配准算法进行点云精配准,遍历完所有计算出的视点,计算出点云并完成点云自动拼接,获取初步完整的点云数据; 12通过点云处理算法对获取的粗糙点云进行优化得到精确点云数据; 13将得到的精确点云数据进行三角化重构,得到stl三角网格模型并转化为step模型; 14获得的step模型与零件理论数据模型进行比对,比对出零件制造的误差数据。
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