2) 通过最邻近点搜索策略寻找出测量点集与引导目标点集的对应点集,最邻近点如图3.2所示。
图3.1配准前的点集及其形心图 3.2配准过程中的最邻近点集
3) 求出引导目标点集与测量点集的形心,设为引导目标点集形心,为测量点集形心,将两点坐标系分别移动到各自的形心处,设为平移后的测量点集,为平移后的最邻近点。
(3-1)
(3-2)
4) 由点集、构造矩阵 ,并对矩阵A进行奇异值分解:
(3-3)
其中,, 为矩阵A的全部非零奇异值。
5) 由公式3-3分别求出旋转矩阵及平移向量,并对初始点集通过旋转矩阵和平移向量进行空间变换,得到变换后的点集,求取得最近邻点集 ,按照前文所述步骤计算从点集 变换到的旋转矩阵和平移向量。
6) 重复第5步,直至满足迭代终止条件,终止条件为:
(3-4)
其中,表示均方误差,K是迭代次数,设为0.0001,如果满足条件则终止,否则K=K+1,对整个测量点集继续进行旋转平移变换,转第2步。
配准结果如图3.3所示。以两个相同的点集
进行配准以检验配准精度,可达到mm。
图3.3配准后的点集及形心
3.2 以收缩中心为特征点的配准
根据参考文献[5],在叶片的精铸模具设计中,对于叶片模具型腔的放形分为非线性和线性放缩。在线性放缩中,选用的是线性放缩法中精度较高的收缩中心放缩法,此方法将叶身中截面线最大内切圆的圆心看作是凝固收缩中心。此方法只考虑了厚度对收缩变形的影响,认为铸件叶型最大内切圆是叶片最厚的地方,圆心是最后凝固点,因此将最大内切圆圆心作为收缩中心,如图3.4所示。
图3.4配准前的点集及收缩中心
以最大内切圆圆心作为特征点的ICP配准算法过程与以形心为定位中心的过程相同,只是在配准的第三步中,用最大内切圆圆心代替形心,将两个点集的坐标系原点分别移动到各自的最大内切圆圆心处,
图3.5配准过程中的点集
图3.6为配准后的叶片模具型腔与铸件测量模型中截面线点集。
图3.6配准后的点集及收缩中心
3.3 以中心轴线点为特征点的配准
本文涡轮叶片的精铸实验设计的浇注系统是按中心轴对称结构,根据文献[6],叶身在中心轴线上,沿叶宽、叶高的变形量为零,同时,在叶片X方向上靠近叶片中心,在Y方向上靠近叶盆的部位位移场为零,因此,可以认为,在截面线内的不动点为涡轮叶片中心轴线与截面的交点,本文中,将此点叫做中心轴线点,并将其作为配准的特征点,基于ICP算法进行配准。图3.7为此点的确定。