一种基于自动化引擎的3D点云与数模的配准方法与流程

本发明涉及点云自动化配准，尤其涉及一种基于自动化引擎的3d点云与数模的配准方法。

背景技术：

1、目前，自动化引擎与3d点云和数模配准技术的结合已经取得了一定的进展。研究者们通过设计专门的自动化引擎，将点云数据的获取、预处理、配准和后处理等流程集成到一个统一的框架中，并通过预设的算法和指令实现自动化操作。这些自动化引擎通常具备高效的数据处理能力、强大的计算能力和优秀的鲁棒性，能够应对各种复杂场景下的点云配准任务。但仍面临一些挑战和问题。

2、首先，由于点云数据的复杂性和多样性，如何设计高效的自动化引擎来适应不同场景下的配准需求是一个难题。其次，自动化引擎在处理大规模点云数据时可能会面临计算资源不足的问题，如何优化算法和减少计算成本是一个亟待解决的问题。此外，如何保证自动化引擎的鲁棒性和稳定性，以应对噪声、异常值等不利因素的影响，也是一个重要的研究方向。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于自动化引擎的3d点云与数模的配准方法，解决了现有技术无法在保证精确的同时完整的实现点云数据与数模之间自动化配准的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于自动化引擎的3d点云与数模的配准方法，该方法包括以下过程：

3、编写用于执行点云数据与数字模型自动化配准的基础指令，并接收来自外部系统的工件信息；

4、获取任意工件的点云数据并预加载与工件相对应的数字模型，然后将3d点云数据和数字模型一起导入至自动化引擎中；

5、自动化引擎根据工件的工件信息执行基础指令；

6、自动化引擎输出自动化配准结果。

7、进一步地，所述编写用于执行点云数据与数字模型自动化配准的基础指令，具体过程包括：

8、编写对外接口用以接收来自外部系统的工件信息；

9、设计根据工件信息切换对应数字模型的指令，用于根据工件信息确定需要加载的数字模型；

10、编写加载读取工件的点云数据的指令，用于根据工件信息中的文件路径定位并读取点云数据文件；

11、编写对点云数据进行裁剪和降采样处理的指令，用以对去除点云数据中不需要的区域或背景，以及减少点的数量；

12、设计粗对齐算法并编写指令调用并保存结果，用以调用粗对齐算法获得点云数据和数字模型粗对齐后的变换参数并保存，变换参数包括旋转矩阵和平移向量；

13、编写指令调用精确配准算法并保存配准结果，用以调用精确配准算法使粗对齐后的点云数据和数字模型达到最佳对齐状态并保存配准结果；

14、编写指令分析配准结果并以适当的形式输出或保存；

15、设计数据库结构，编写指令调用数据库操作api完成各项数据存储。

16、进一步地，所述获取任意工件的点云数据并预加载与工件相对应的数字模型，然后将3d点云数据和数字模型一起导入至自动化引擎中，具体过程包括：

17、预加载各个类型的数字模型，并将这些数字模型导入到自动化引擎中；

18、通过三维扫描仪或深度相机来扫描工件获取点云数据，并将点云数据导出为相应的文件格式传输到自动化配准引擎中进行后续处理和分析；

19、将点云数据传出自动化引擎。

20、进一步地，所述自动化引擎根据工件的工件信息执行基础指令，具体过程包括：

21、将解释器代码集成到自动化引擎框架，并使用解释器来接收工件信息并执行基础指令；

22、解释器接收到切换数学模型的指令后，首先会解析指令中的工件信息来确定需要加载的数学模型，然后调用自动化引擎中负责数学模型管理的模块或函数来加载指定的数学模型；

23、解释器解析加载点云数据的指令时，先确定点云数据的存储位置，并调用适当的文件或数据库读取函数将点云数据加载到内存中；

24、解释器解析裁剪和降采样指令中的参数，确定裁剪的区域和降采样的策略，然后调用点云处理库或函数对加载到内存中的点云数据进行处理；

25、在粗对齐阶段，解释器解析粗对齐指令，调用预先实现的粗对齐算法；

26、精确配准通常需要迭代优化过程来找到最佳的对齐参数。

27、进一步地，所述自动化引擎输出自动化配准结果，具体过程包括：

28、解释器解析精确配准算法返回的结果，对于旋转部分，通过对矩阵进行分解来提取旋转角度；对于平移部分，直接从矩阵中提取平移向量；

29、解释器将平移向量作为调姿数据的一部分输出，或者将其转换为具体的坐标值；

30、解释器将旋转角度转化为角度值，并将提取的平移向量和角度值进行格式化并存到数据库，或将结果输出为文本、表格、图表或其他可视化形式。

31、进一步地，所述工件信息包括工件id、文件名、文件路径。

32、该技术方案还提供了一种用于实现上述配准方法的配准系统，该配准系统包括：

33、基础指令编写模块，所述基础指令编写模块将所要处理点云数据的步骤编写成要自动化执行的指令；

34、预加载模块，所述预加载模块用于预加载对应工件的数模信息并向自动化引擎中导入经过扫描所得的点云数据；

35、解释器构建模块，所述解释器构建模块用于根据基础指令编写对应脚本代码并解析执行最终输出结果；

36、结果获取模块，所述结果获取模块用于得到并查看经自动化处理后3d点云与数模的配准结果。

37、借由上述技术方案，本发明提供了一种基于自动化引擎的3d点云与数模的配准方法，至少具备以下有益效果：

38、1、本发明能够高效地完成3d点云与数模的配准任务，并为后续分析和应用提供准确可靠的数据支持。在后续生产中可以根据模型预测结果及时调整关键参数，优化点云之间匹配的过程，提高产品的质量和一致性，从而提高制造效率和经济效益。

39、2、本发明所提出的配准方法能够综合考虑多个工序及多个数值参数，实现全工序、多数值参数的配准，保证了产品自动化配准合理性。

技术特征：

1.一种基于自动化引擎的3d点云与数模的配准方法，其特征在于，该方法包括以下过程：

2.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述编写用于执行点云数据与数字模型自动化配准的基础指令，具体过程包括：

3.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述获取任意工件的点云数据并预加载与工件相对应的数字模型，然后将3d点云数据和数字模型一起导入至自动化引擎中，具体过程包括：

4.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述自动化引擎根据工件的工件信息执行基础指令，具体过程包括：

5.根据权利要求1所述的配准方法，其特征在于，所述自动化引擎输出自动化配准结果，具体过程包括：

6.根据权利要求2所述的配准方法，其特征在于，所述工件信息包括工件id、文件名、文件路径。

7.一种用于实现上述权利要求1-6任一项所述配准方法的配准系统，其特征在于，该配准系统包括：

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1-6任一项所述的配准方法。

9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的配准方法。

技术总结
本发明涉及点云自动化配准技术领域，解决了现有技术无法在保证精确的同时完整的实现点云数据与数模之间自动化配准的技术问题，尤其涉及一种基于自动化引擎的3D点云与数模的配准方法，包括：编写用于执行点云数据与数字模型自动化配准的基础指令，并接收来自外部系统的工件信息；获取任意工件的点云数据并预加载与工件相对应的数字模型，然后将3D点云数据和数字模型一起导入至自动化引擎中。本发明能够高效地完成3D点云与数模的配准任务，并为后续分析和应用提供准确可靠的数据支持。在后续生产中可以根据模型预测结果及时调整关键参数，优化点云之间匹配的过程，提高产品的质量和一致性，从而提高制造效率和经济效益。

技术研发人员：史添,沈昌力,李大伟,李桂东
受保护的技术使用者：南京耘瞳科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23