(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210799413.5 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 湖北福鑫重型钢结构工程股份有限 公司 地址 438000 湖北省黄冈市团风县城北工 业园 (72)发明人 叶楠　姚国斌　苗笛　周金　 (74)专利代理 机构 重庆百润洪知识产权代理有 限公司 5 0219 专利代理师 刘泽正 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 17/20(2006.01) G06T 19/20(2011.01) (54)发明名称 一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法 及系统 (57)摘要 本发明公开一种利用三维识别技术拼接钢 构件的方法及系统， 其方法包 括步骤： S1、 通过三 维扫描设备扫描钢构件模型， 采集钢构件模型点 云数据； S2、 计算其尺寸数据， 记录在数据库中； S3、 扫描钢构件的各拼接部件， 获取钢构件各拼 接部件的点云数据； S4、 根据钢构件各拼接部件 的点云数据计算其尺寸数据； S5、 调取数据库中 该钢构件模型尺寸数据与其钢构件的各拼接部 件比对其是否有尺寸偏差； S6、 认定该钢构件的 拼接部件为不合格拼接部件； S7、 继续验证整个 钢构件的其它接部件是否有尺寸偏差； S9、 完成 钢构件各拼接部件的拼接。 本发 明通过对钢构 件 模型点云数据预存储， 实现钢构 件待拼接部件在 拼接前对其钢构件尺寸和生产合格与否进行验 证。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 114996971 A 2022.09.02 CN 114996971 A 1.一种利用三维识别技 术拼接钢构件的方法， 其特 征在于， 包括 步骤： S1、 通过三维扫描设备(10)扫描钢构件 模型， 采集钢构件 模型点云数据； S2、 钢构件模型点云数据按照1： 1还原钢构件模型， 并计算其尺寸数据， 记录在数据库 (50)中； S3、 扫描钢构件的各拼接 部件， 获取钢构件各拼接 部件的点云数据； S4、 根据钢构件各拼接 部件的点云数据计算 其尺寸数据； S5、 调取数据库(50)中该钢构件模型尺寸数据与 其钢构件的各拼接部件比对其是否有 尺寸偏差， 若 有则进入步骤S6， 若无则进入步骤S7； S6、 认定该钢构件的拼接 部件为不合格拼接 部件； S7、 继续验证整个钢构件的其它接部件是否有尺寸偏差， 若有则进入步骤S8， 若无则进 入步骤S9； S8、 将相同部位的拼接 部件替换钢构件的不 合格拼接 部件， 返回至步骤S5； S9、 完成钢构件各拼接 部件的拼接 。 2.根据权利要求1所述的一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法， 其特征在于， 步骤 S9中所述的拼接， 包括多种拼接方式： 卡接、 铆接和焊接 。 3.根据权利要求2所述的一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法， 其特征在于， 钢构 件模型的点云数据与实际生产标准钢构件的点云数据保持一 致或等比例缩放。 4.根据权利要求3所述的一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法， 其特征在于， 尺寸 数据计算采用点云数据法向矢量算法， 判断点云数据的K ‑近邻点是否分布均匀的前提， 通 过KD‑Tree构建的点云拓扑关系， 构造点云中各点的最小二乘平面， 计算该平面的法向矢 量， 并将该法向矢量作为数据点的法向矢量计算结果。 5.根据权利要求5所述的一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法， 其特征在于， 步骤 S2中还包括点云边界检测 和孔洞检测； 假设输入的点云数据为S， 输出的边界征集 合为F(S)点云边界检测具体步骤为： S21、 从点云数据集S中按照先后秩序提取 数据点P作为当前需处 理数据； S22、 将数据点P的K ‑近邻点投影到对应的法向矢量平面 内， 连接数据 点P和邻域的投影 点形成一个向量 集； S23、 计算向量集对应的所有向量与基准向量间的夹角， 计算结果按照升序进行排序， 得到了夹角集S’， 计算S’的夹角差然后得到向量 集中相邻向量的夹角集A； S24、 若夹角集A的最大角度差Amax>u， 则将数据点P放入集合F(S)中； 如果完成点云数 据集S中的所有数据处 理， 则算法结束， 否则返回步骤S21。 6.根据权利要求5所述的一种利用三维识别技术拼接钢构件的方法， 其特征在于， 孔洞 检测具体步骤为： S201、 判断钢构件的拼接 部件上有无孔洞； S202、 若有孔洞， 对孔洞边界点进行三角网格化； S203、 通过网格覆盖面积计算孔洞大小， 判断该孔洞是否为螺栓连接孔洞或者焊接边 界孔洞； S204、 若为S203步骤中任一孔洞， 则判定为正常孔洞， 根据孔洞尺寸大小匹配合适的连 接方式完成钢构件的拼接 部件拼接；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996971 A 2S205、 若为其它孔洞， 则判定为非正常孔洞， 该拼接 部件为不合格产品。 7.一种利用三维识别技术拼接钢构件的系统， 其特征在于， 包括三维扫描设备(10)、 钢 构件尺寸计算单元(20)、 钢构件的拼接部件尺寸验证单元(30)、 孔洞检测单元(40)和数据 库(50)； 三维扫描设备(10)用于采集钢构件 模型点云数据； 钢构件尺寸计算单 元(20)采用点云数据法向矢量 算法计算钢构件待拼接 部件的尺寸； 钢构件的拼接部件尺寸验证单元(30)用于验证钢构件待拼接部件的尺寸是否为钢构 件模型的标准尺寸； 孔洞检测单元(40)， 用于检测整个钢构件待拼接部件的孔洞大小， 判断孔洞是否为正 常凭借孔洞， 同时并判断待拼接 部件的孔洞大小是否为 合格产品； 数据库(5 0)实时存 储各种钢构件模型的点云数据和尺寸数据。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996971 A 3