涉及三維數(shù)據(jù)處理，具體涉及基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓氣機(jī)機(jī)匣精度檢測。

背景技術(shù)：

1、隨著三維掃描技術(shù)的飛速發(fā)展，點(diǎn)云數(shù)據(jù)在工業(yè)設(shè)計(jì)、制造及質(zhì)量檢測等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。點(diǎn)云數(shù)據(jù)作為三維空間中的一組坐標(biāo)點(diǎn)集合，已成為對工業(yè)零部件進(jìn)行精度檢測的重要手段。尤其在復(fù)雜幾何形狀的零部件檢測中，點(diǎn)云技術(shù)展現(xiàn)了其獨(dú)特的優(yōu)勢。

2、目前，點(diǎn)云技術(shù)主要應(yīng)用于以下幾個領(lǐng)域：

3、三維建模與可視化：通過激光雷達(dá)(lidar)、rgbd相機(jī)等設(shè)備采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，能夠快速生成物體或場景的三維模型，廣泛應(yīng)用于建筑、城市規(guī)劃、地理信息系統(tǒng)(gis)等領(lǐng)域。例如，建筑物的三維建模可以通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)高效地完成，節(jié)省大量人力和時間。

4、自動駕駛與機(jī)器人導(dǎo)航：自動駕駛汽車和機(jī)器人通過激光雷達(dá)和深度相機(jī)采集周圍環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行環(huán)境感知和路徑規(guī)劃。點(diǎn)云數(shù)據(jù)幫助這些設(shè)備精準(zhǔn)地識別道路、障礙物以及其他重要特征。

5、工業(yè)制造與質(zhì)量檢測：點(diǎn)云數(shù)據(jù)在制造業(yè)中，尤其是在零部件的質(zhì)量檢測中，得到了廣泛應(yīng)用。通過掃描生產(chǎn)零件，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比，可以快速判斷生產(chǎn)過程中是否出現(xiàn)偏差，提前發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。

6、醫(yī)療影像與人體建模：點(diǎn)云技術(shù)也在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，如通過ct掃描和其他成像技術(shù)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)幫助進(jìn)行人體建模，為手術(shù)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。

7、然而，盡管點(diǎn)云數(shù)據(jù)在眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的潛力，傳統(tǒng)的基于接觸式測量的精度檢測方法(如輪廓儀測量法、三坐標(biāo)測量法)仍然是目前壓氣機(jī)機(jī)匣精度檢測中的主流技術(shù)。

8、輪廓儀測量法：輪廓儀通過高精度接觸式探頭測量機(jī)匣內(nèi)表面的輪廓數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析。這種方法可以獲得高精度的形位公差數(shù)據(jù)，但由于需要與被測表面直接接觸，可能會導(dǎo)致機(jī)匣表面損傷，如劃痕或壓痕，特別是在精密部件的檢測中，這種損傷可能影響零部件的使用性能。

9、三坐標(biāo)測量法：三坐標(biāo)測量機(jī)通過高精度的傳感器和探針，獲取機(jī)匣內(nèi)表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。這種方法的優(yōu)勢在于其高精度和可靠性，但缺點(diǎn)在于測量速度較慢，特別是對于復(fù)雜表面或大規(guī)模生產(chǎn)的零件，其高精度測量的效率較低。

10、光學(xué)測量法：光學(xué)測量方法利用光干涉原理，通過分析光波在機(jī)匣內(nèi)表面的反射和干涉形成的圖案來評估形位公差。該方法無需接觸表面，避免了接觸式測量帶來的損傷問題。然而，光學(xué)測量法對環(huán)境條件要求極高，且在測量大型或形狀復(fù)雜的機(jī)匣時，可能會因無法完全覆蓋表面而導(dǎo)致數(shù)據(jù)遺漏。

11、現(xiàn)有的測量方法盡管在不同場景下有一定的優(yōu)勢，但也存在顯著的局限性。主要的問題包括：

12、表面損傷問題：傳統(tǒng)的接觸式測量方法可能導(dǎo)致機(jī)匣表面出現(xiàn)劃痕、壓痕等損傷，尤其在高精度要求的檢測中，這種損傷問題更為嚴(yán)重。

13、測量效率低：三坐標(biāo)測量法和輪廓儀測量法的測量速度相對較慢，無法滿足高速生產(chǎn)和大規(guī)模檢測的需求。

14、測量區(qū)域遺漏問題：光學(xué)測量法和其他接觸式方法在處理復(fù)雜形狀或難以接觸的區(qū)域時，可能存在測量遺漏的問題，影響檢測的全面性和準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的，現(xiàn)有的測量方法存在表面損傷、測量效率低以及測量區(qū)域遺漏的技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

2、一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓氣機(jī)機(jī)匣精度檢測方法，包括：

3、采集目標(biāo)壓氣機(jī)機(jī)匣點(diǎn)云數(shù)據(jù)的步驟；

4、對采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的步驟；

5、提取機(jī)匣的中心軸線點(diǎn)，并對其進(jìn)行擬合的步驟；

6、計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)到擬合中心軸線的距離的步驟；

7、將計(jì)算得到的距離與預(yù)設(shè)的公差帶進(jìn)行比較，檢測是否有超差點(diǎn)云的步驟。

8、進(jìn)一步，提供一個優(yōu)選實(shí)施方式，通過三維激光掃描儀對壓氣機(jī)機(jī)匣進(jìn)行非接觸式掃描，得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

9、進(jìn)一步，提供一個優(yōu)選實(shí)施方式，所述預(yù)處理包括去噪和濾波處理。

10、進(jìn)一步，提供一個優(yōu)選實(shí)施方式，還包括對所述中心軸線點(diǎn)進(jìn)行擬合的步驟。

11、進(jìn)一步，提供一個優(yōu)選實(shí)施方式，通過插值算法計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)到擬合中心軸線的距離。

12、進(jìn)一步，提供一個優(yōu)選實(shí)施方式，還包括輸出檢測報(bào)告，記錄超差點(diǎn)云的坐標(biāo)信息的步驟。

13、一種基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓氣機(jī)機(jī)匣精度檢測裝置，包括：

14、采集目標(biāo)壓氣機(jī)機(jī)匣點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模塊；

15、對采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的模塊；

16、提取機(jī)匣的中心軸線點(diǎn)，并對其進(jìn)行擬合的模塊；

17、計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)到擬合中心軸線的距離的模塊；

18、將計(jì)算得到的距離與預(yù)設(shè)的公差帶進(jìn)行比較，檢測是否有超差點(diǎn)云的模塊。

19、計(jì)算機(jī)儲存介質(zhì)，用于儲存計(jì)算程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)讀取時，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的方法。

20、計(jì)算機(jī)，包括處理器和儲存介質(zhì)，當(dāng)所述處理器讀取所述儲存介質(zhì)中儲存的計(jì)算機(jī)程序時，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的方法。

21、計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，作為計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述的方法。

22、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益之處在于：

23、1.非接觸式測量帶來的表面保護(hù)效果

24、通過使用三維激光掃描儀進(jìn)行非接觸式測量，有效避免了傳統(tǒng)接觸式測量方法(如輪廓儀測量法)中可能對機(jī)匣表面造成的劃痕、壓痕等損傷。傳統(tǒng)接觸式方法需要探頭與表面直接接觸，容易在高精度要求的部件上產(chǎn)生微小損傷，進(jìn)而影響零部件的功能和使用壽命。與此相比，激光掃描技術(shù)通過發(fā)射激光束并測量反射回來的信號來獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，避免了與工件的直接接觸，因此能夠在不損傷表面的情況下高效地進(jìn)行精度檢測。

25、2.提高測量效率

26、使用三維激光掃描儀和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)能夠顯著提高測量效率。傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量法通常需要較長時間來獲取精確的三維坐標(biāo)，且在面對復(fù)雜幾何形狀時，測量效率會進(jìn)一步降低。而激光掃描技術(shù)可以在短時間內(nèi)掃描整個工件，獲得高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過后續(xù)的算法處理快速得到精確的幾何尺寸。尤其是在大規(guī)模生產(chǎn)和批量檢測中，激光掃描顯著提高了生產(chǎn)效率，相比傳統(tǒng)方法，測量速度提升了幾個數(shù)量級。

27、3.避免測量區(qū)域遺漏

28、傳統(tǒng)的光學(xué)測量方法可能由于視場角限制或設(shè)備擺放角度問題，導(dǎo)致對復(fù)雜形狀的零件測量存在遺漏。光學(xué)測量方法通常依賴于光的反射與干涉來檢測物體表面，這種方法在某些情況下容易漏掉表面的某些細(xì)節(jié)區(qū)域。相比之下，本方案通過全面的三維激光掃描獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，掃描區(qū)域可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活調(diào)整，避免了測量時由于局部視場限制或測量角度造成的遺漏。該方法能夠更全面地覆蓋機(jī)匣內(nèi)表面，確保沒有任何區(qū)域被遺漏，避免了光學(xué)方法中可能出現(xiàn)的局部數(shù)據(jù)缺失問題。

29、4.高精度的幾何尺寸計(jì)算

30、通過msac算法和加權(quán)最小二乘法對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，本方案能夠精準(zhǔn)擬合機(jī)匣的中心軸線，進(jìn)而計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)到中心軸線的距離，進(jìn)行精確的公差檢測。傳統(tǒng)的測量方法，如三坐標(biāo)測量法，雖然具有高精度，但其測量過程較為繁瑣且速度較慢，特別是在面對復(fù)雜表面時，精度容易受到測量環(huán)境和設(shè)備穩(wěn)定性的影響。而本方案通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)和優(yōu)化算法的結(jié)合，能夠高效且高精度地提取幾何特征，減少了因環(huán)境變化或測量誤差引起的不確定性，確保了測量結(jié)果的高準(zhǔn)確性。

31、5.提升公差檢測的靈活性

32、通過插值算法計(jì)算點(diǎn)云數(shù)據(jù)到中心軸線的距離，并與預(yù)先設(shè)定的公差進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)了靈活且高效的公差檢測。傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量法在處理較大規(guī)?；驈?fù)雜表面時，可能需要多次測量和數(shù)據(jù)整合，工作流程較為繁瑣且時間消耗較大。而點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法不僅提高了公差檢測的自動化程度，還能夠根據(jù)不同的測量需求靈活調(diào)整檢測區(qū)域和測量精度，提升了公差檢測的靈活性和適應(yīng)性，尤其適用于大規(guī)?；蚨嗯蔚纳a(chǎn)環(huán)境。

33、6.更高的計(jì)算效率

34、與傳統(tǒng)的手工測量或三坐標(biāo)測量法相比，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的自動化處理使得整個檢測過程的計(jì)算效率大幅提升。利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化算法(如msac和加權(quán)最小二乘法)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理可以在較短時間內(nèi)完成，且具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。傳統(tǒng)測量方法通常依賴人工干預(yù)或較慢的設(shè)備操作，而點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理方法通過自動化處理，大幅提高了計(jì)算速度和系統(tǒng)響應(yīng)能力，特別在處理大量數(shù)據(jù)時，比傳統(tǒng)方法具有更強(qiáng)的優(yōu)勢。

35、適合應(yīng)用于基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的壓氣機(jī)機(jī)匣精度檢測的工作中。