(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210894917.5 (22)申请日 2022.07.28 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114972387 A (43)申请公布日 2022.08.30 (73)专利权人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 汪俊　单忠德　康正水　张沅　 马晓康　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 戴朝荣 (51)Int.Cl. G06T 7/11(2017.01)G06T 7/33(2017.01) G06T 17/00(2006.01) G06T 19/20(2011.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (56)对比文件 CN 114170279 A,202 2.03.11 US 2013/0251195 A1,2013.09.26 US 2020/0402244 A1,2020.12.24 CN 107038717 A,2017.08.1 1 审查员 狄希 (54)发明名称 基于三维实测的复材成型过程模具变形修 配方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种基于三维实测的复材成型 过程模具变形修配方法及系统， 其中方法包括获 取复材构 件脱模后的扫描点云； 对脱模后的扫描 点云进行滤波， 得到滤波点云； 根据曲率的大小 对滤波点云进行稀疏化处理， 得到稀疏化点云； 获取复材构 件模具的理论数模； 对复材构件模具 的理论数模进行离散化处理， 得到理论数模点 云； 根据曲率的大小将稀 疏化点云与理论数模点 云拟合， 得到点云偏差； 对点云偏差进行权重赋 值， 得到点云偏差更新值； 将点云偏差更新值反 向形变补偿至理论数模， 得到更新后的理论数 模， 以更新后的理论数模进行复材成型。 本发明 有效分析复材成型过程模具变形误差， 模具补偿 精度较高， 有利于指导后续复材构件加工， 提高 最终的成型质量。 权利要求书4页 说明书9页 附图4页 CN 114972387 B 2022.11.01 CN 114972387 B 1.一种基于三维 实测的复材成型 过程模具变形修配方法， 其特 征在于， 包括： 获取复材构件脱模后的扫描点云； 对脱模后的扫描点云进行 滤波， 得到滤波点云， 包括： 定义距离阈值R和一个卷积核， 任意选定中心点f(x,y,z)， 确定距离阈值R内的所有点f (i,j,k)为邻域 点云； 根据以下公式对邻域点云到中心点的欧氏距离进行加权求和， 得到滤波后的中心点输 出坐标 其中， x、 y和z分别为 中心点在三维坐标中对应轴的坐标值； n为邻域 中点云的数量； i、 j 和k分别为邻域点云中的点在三维坐标中对应轴的坐标值； w(i,j,k)为中心点f(x,y,z)到 领域点f(i,j,k)距离的加权系数； 遍历整片点云得到滤波后的点云； 根据曲率的大小对滤波点云进行稀疏化处 理， 得到稀疏化 点云； 获取复材构件 模具的理论数模； 对复材构件 模具的理论数模进行离 散化处理， 得到理论数模点云； 根据曲率的大小将稀疏化 点云与理论数模点云拟合， 得到点云偏差； 对点云偏差进行权 重赋值， 得到点云偏差更新 值； 以理论数模点云指向扫描点云为正向， 将点云偏差更新值反向形变补偿至理论数模， 得到更新后的理论数模， 以更新后的理论数模进行复材成型。 2.根据权利要求1所述的复材成型过程模具变形修配方法， 其特征在于， 所述根据曲率 的大小将稀疏化 点云与理论数模点云拟合， 得到点云偏差， 包括： 根据点云曲率大小对理论数模点云P2进行区域 排序； 以滤波点云P1和理论数模点云P2的大小曲率两区域为特征寻找最近点； 以滤波点云P1 为基准， 确定 两区域点云最近点p1和p2； 根据以下公式对p1和p2进行ICP配准， 得到点云偏差： 其中， 为对应滤波点云和理论数模点云之间最小的旋转矩阵和平移向量； R为滤波 点云和理论数模点云之间的旋转矩阵； t为滤波点云和理论数模点云之间的平移向量； p1为 滤波点云特征区域点云中的对应点； p2为理论数模点云特征区域点云中的对应点； h＝1为 滤波点云， h＝2为理论数模点云； 将理论数模点云中没有配准的点云进行剔除。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114972387 B 23.根据权利要求1所述的复材成型过程模具变形修配方法， 其特征在于， 所述对点云偏 差进行权 重赋值， 得到点云偏差更新 值， 包括： 对滤波点云进行区域 生长算法划分区域； 根据点云曲率大小， 将同一阈值内的邻域点云划入 同一区域， 得到各区域的整体点云 的平均偏差； 根据以下公式计算各区域的整体点云均方根偏差： 其中， 为区域的整体点云均方根偏差； M为基于曲率生长的点云 区域内的点云数量； εm为区域点云中点云 m的点云偏差； 为各区域的整体点云的平均偏差； 对区域内的每个点云进行权重赋值， 以一个点的点云偏差与区域整体点云的均 方根偏 差的比值 为权重对自身偏差进行 赋值， 得到点云偏差更新 值。 4.根据权利要求3所述的复材成型过程模具变形修配方法， 其特征在于， 所述对区域内 的每个点云进 行权重赋值， 以一个点的点云偏差与区域整体点云的均方根偏差的比值为权 重对自身偏差进行 赋值， 得到点云偏差更新 值， 包括： 根据以下公式计算 点云偏差更新 值： 其中， Δm为 点云m偏差更新 值； εm为点云偏差； 为区域的整体点云均方根偏差 。 5.一种基于三维 实测的复材成型 过程模具变形修配系统， 其特 征在于， 包括： 扫描点云获取模块， 用于获取复材构件脱模后的扫描点云； 点云滤波模块， 用于对脱模后的扫描点云进行 滤波， 得到滤波点云； 所述点云滤波模块包括： 邻域点云确定单元， 用于定义距离阈值R和一个卷积核， 任意选定中心点f(x,y,z)， 确 定距离阈值R内的所有点f(i,j,k)为邻域 点云； 第一计算单元， 用于根据以下公式对邻域点云到中心点的欧氏距离进行加权求和， 得 到滤波后的中心点输出坐标 其中， x、 y和z分别为 中心点在三维坐标中对应轴的坐标值； n为邻域 中点云的数量； i、 j 和k分别为邻域点云中的点在三维坐标中对应轴的坐标值； w(i,j,k)为中心点f(x,y,z)到 领域点f(i,j,k)距离的加权系数； 点云遍历单 元， 用于遍历整片点云得到滤波后的点云； 点云稀疏化模块， 用于根据曲率的大小对滤波点云进行稀疏化处 理， 得到稀疏化 点云；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114972387 B 3