工件四特征点的粗配准方法研究.pdf

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1、第1期机械设计与制造2016年1月MachineryDesign&Manufacture217工件四特征点的粗配准方法研究燕必希，董明利，陈萌(北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京100192)摘要：工件自动配准在柔性生产装配中至关重要，其中装配工件CAD模型数据和实测点云数据的配准是关键技术之一。针对装配工件和CAD模型的配准问题，提出了一种基于工件四特征点的粗配准算法。获得配准物体CAD模型数据和实测点云数据后，该方法包含四步：点云数据取样，特征四点集提取，特征一致四点集寻找，计算变换一致性矩

2、阵。以正方体为模型的仿真实验结果显示该配准方法正确可行，以维纳斯石膏像作为实验对象进行配准实验。当点云数据为80000点时，点到点的误差均值为0．0622mm。该算法稳定，配准结果-．q-~作为精确配准算法ICP(IterativeC1osestPoint)等的叠代初值。关键词：柔性装配；点云配准；CAD模型：四特征点中图分类号：TH16；TP391文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)01—0217—04ResearchonCoarseRegistrationAlgorithmofFou

3、rFeaturePointsofWork-PieceYANBi-xi，DONGMing—li，CHENMeng(SchoolofInstrumentScienceandOpto-electronicsEngineering，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Beijing100192，China)Abstract：Work-piecesautomationregistrationiscriticalinflexiblemanufacturea

4、ssembly，andtheregistrationofCADmodelwithmeasurementdatacloudofitspartisoneofkeytechnology．Acoarseretrationalgorithmbasedonfouraturepointsofwork-pieceisproposedtoaccomplishitsregistratiomAfterCADmodeldataandactualmeasurementdataofawork-piecealeacquired，the

5、methodconsistsofthefollowingfoursteps：samplingofpointcloudsdata，extractingoffouraturepointsset，searchingofcongruentfour，e∞圳-epointssetandcomputingoftransformationcongruentmatrix．Simulationexperimentoftheregistrationalgorithmiscarriedoutusingthecubeastheth

6、eoreticalmodel，andtheresultshowthatthealgorithmisverifedcorrect．AnotherexperimentisdonewithVenusplasterfigure。andthe，recE乃—e丌_0rofpoint-to-pointdistanceisO．062mmaccessingmeasurementdatamorethan80000points．Theexperimentalsoshowsthatthealgorithmisrftoreefic

7、ientandrobust，andcanfurtherbeusedaspreparato~stepofprecisionretrationsuchasIterativeClosestPoint(ICP)algorith~KeyWords：FlexibleAssembly；PomtCloudRegistration；CADModel；FourFeaturePoints1引言坐标系为参考坐标系，计算所有待装配工件实测点云数据相对于CAD模型数据的空间位置，得到各个待测工件点云数据和CAD模生产装配是将零件逐步

8、组合成完整产品的过程。随着生产型数据的相对坐标变换，调整实测点云数据的位置，从而完成工工件种类的不断丰富以及客户需要的变化，传统的“硬性”部件装业装配过程。该过程的实质是不同视角测得点云数据和CAD配方式已不能适应新型生产需求。因此，“柔性”装配技术成为小模型数据间的配准问题，问题的关键是如何求得各待测工件间坐批量工件生产的发展趋势，还可以减少研制成本、加快研制进度。标变换参数旋转矩阵R和平移向量T，使得待装配工件的实测三柔性