基于三维点云螺纹中轴线的拟合方法研究

发布时间：2024-11-03 11:52

　　 螺纹中轴线的精确测定是决定螺纹三维测量结果是否准确的重要因素之一。中轴线的倾斜、偏移会对工件坐标系的建立、螺纹的三维重构、参数检验等测量操作引入误差。基于三维点云的最小二乘拟合算法,开展了螺纹中轴线的拟合方法研究。根据螺纹表面点云数据,利用螺纹表面与中轴线的特征关系建立最小二乘数学模型,通过计算点云数据的三维凸包滤除螺纹自身三维结构带来的拟合误差,使螺纹中轴线的测定更精准。通过仿真实验,基于三维点云的最小二乘拟合算法拟合的直线与三维点云的距离方差为0.34,在旋合长度范围内与投影法确定的直线两端最大距离为0.15μm,符合三维测量高精度标准,基于三维点云的最小二乘拟合算法可以快速、准确地拟合螺纹中轴线。

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【部分图文】：

本文先将三维点云数据乘以旋转矩阵R进行坐标旋转变换成以(a,b,c)为z轴的坐标系o-x"y"z"[17]，经过变换，螺纹三维凸包点集在xOy平面上投影为一个圆环;此时，A点变换为A"(x"0,y"0,0)，只需考虑x,y数据，求解A在o-x"y"z"上的坐标;然后对圆心坐标反变....

用MATLAB编程求解底面中心，将螺纹点云对应的三个轴数据向量经过矩阵R后得到处于o-x"y"z"坐标系的点云数据，再由MATLAB自带的X-1=inv(X)函数进行坐标反变换，得到原坐标系的底面中心数据。图3求解底面中心坐标程序框图

图2求解单位向量程序框图用圆柱点云图检验本文中轴线拟合算法的有效性。已知该圆柱点云中轴线参数为:

中轴线拟合算法解得单位向量vt:圆柱底面中心点At:

本文编号：4011231