一种鞋底轮廓的三维扫描点云数据切片处理方法与流程

本发明涉及一种鞋底轮廓的三维扫描点云数据切片处理方法。
背景技术：
：随着当今制鞋行业竞争的加剧以及人们对鞋类产品质量要求的不断提高，制鞋企业在生产技术方面不断面临新的挑战。在鞋子的全套加工过程中，鞋底的喷胶是一个重要的环节，它是影响鞋子使用寿命的一个重要因素，传统的人工喷涂速度慢，质量不高，且胶水产生的有毒气体会对工人的健康产生危害。鞋底涂胶的自动化不仅能提高生产效率和质量，也能解决传统的人工喷涂的弊端。鞋底的自动化喷涂需要从鞋底的三维数据中提取出用于加工的轨迹。利用反求工程对原始数据点进行处理来进行曲面重建或者获得所需轮廓线将会非常耗时。为了节约时间，可直接对鞋底的三维扫描点云切片来获得切片数据，合理的切片距离既能减少大量的冗余数据，又能在精度范围内保留物体的局部特征。点云切片的一个难题就是如何确定相邻切片层间的距离。技术实现要素：针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种鞋底轮廓的三维扫描点云数据切片处理方法，使得经过处理后的数据最大程度保留鞋底的形状特征。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种鞋底轮廓的三维扫描点云数据切片处理方法，包括以下步骤：步骤一，建立鞋底扫描数据的坐标系：在扫描工作台上建立扫描数据的坐标系，以扫描工作台的中心点o为原点，以鞋子长度方向即扫描工作台沿丝杆运动的方向为y轴正方向，以竖直向上为z轴正方向，x方向由y方向和z方向叉乘得到；步骤二，获取鞋底三维数据：将鞋底以长度方向沿着y方向平放于扫描工作台上，扫描工作台沿丝杆即y轴正方向运动，激光器和相机组合扫描鞋底得到三维点云数据集d，提取点坐标中的y值，并取出其最大值ymax和最小值ymin；步骤三，沿y方向对点云数据等间距粗切片：将数据点沿着y方向进行初步的平均切分，切片数量为n，每个切片位置的y值为yi，其中i＝1,2,…n，相邻切片距离为步骤四，切片投影获取最高轮廓的数据：将y＝yi(i＝1,2,...n)处的切片上的点云数据向xoz平面投影，找出投影上x负半轴上的数据点z的最大值zil-max和x正半轴上的数据点z的最大值zir-max，并令zimax＝min(zil-max,zir-max)；步骤五，计算切片的径向宽度：在y＝yi(i＝1,2,...n)的切片上，在zimax的高度上取x的最小值xi_min和x的最大值xi_max，并计算y＝yi(i＝1,2,...n)位置上切片的径向宽度xi，即投影上x最大值xi_max与最小值xi_min的差值；xi＝xi_max-xi_min步骤六，计算原始点云数据集d中相邻切片的径向宽度差及平均值：计算y＝yi(i＝2,3,...n)位置切片的径向宽度xi和y＝yi-1(i＝2,3,...n)位置切片的径向宽度xi-1的差值的绝对值δxi(i＝2,3,...n)，并计算其平均值δxi＝|xi-xi-1|步骤七，根据径向宽度差自适应细分切片：7.1若yi<ymax，则判断相邻两个切片y＝yi(i＝2,3,...n)和y＝yi-1(i＝2,3,...n)径向宽度的差值δxi是否大于平均值否则，结束自动切片；7.2若则令yi+1＝yk(k＝i,i+1,...n)，并在y＝yi(i＝2,3,...n)处的切片和y＝yi-1(i＝2,3,...n)处的切片中间位置插入一个新的切片，令n＝n+1，回到步骤7.1；7.3若则yi＝yi+1(i＝2,3,...n-1)，回到步骤7.1。与现有技术相比，本发明具有如下突出的实质性特点和显著的优点：本方法在摆放鞋底的扫描位置时，令鞋底的长度方向为扫描的方向，在匀速扫描的情况下，在沿着扫描方向上，相邻的点间的距离是相等的。扫描完成后对所得三维数据进行切片处理，在鞋头和鞋跟曲率半径小的轮廓段上切片距离根据相邻切片间垂直于扫描方向的宽度的差值进行自适应的调节，使得圆弧段上的切片距离不至于过大而导致后续拟合时轮廓失真。所述方法可以保留鞋底轮廓的局部特征，且计算简便，使得经过处理后的扫描数据最大程度还原鞋底的轮廓特征。附图说明图1为本发明的鞋底三维扫描平台示意图。图2为本发明中对鞋底三维数据进行等间距粗切片的过程示意图。图3为本发明中对鞋底的一个数据切片选取共用的最高点的过程示意图。图4为本发明中对计算一个切片的径向宽度的过程示意图。具体实施方式以下以42码鞋底为例，结合附图详细叙述本发明的实施例。第一步：建立鞋底扫描数据的坐标系如图1所示，在扫描工作台3上建立扫描数据的坐标系，以扫描工作台3的中心点o点为原点，鞋子长度方向即扫描工作台3沿丝杆4的运动方向为y轴正方向，以竖直向上为z轴正方向，x方向由y方向和z方向叉乘得到。第二步：获取鞋底三维数据鞋底以长度方向沿着y方向平放于扫描工作台3上，沿y轴正方向扫描鞋底，激光器1和相机2组合扫描鞋底得到三维点云数据集d，提取点坐标中的y值，并取出其最大值ymax＝129.691和最小值ymin＝-151.927。第三步：沿y方向对点云数据等间距粗切片如图2所示，将数据点沿着y方向进行初步的平均切分，取切片数量n＝40，每个切片位置的y值为y＝yi(i＝1,2,...40)，如下表所示：iyi1129.6912122.473115.2494108.0285100.807693.586786.365879.144971.9231064.7021157.4811250.261343.0391435.8181528.5971621.3761714.155186.93419-0.28720-7.50821-14.72922-21.9523-29.17124-36.39225-43.61326-50.83427-58.05528-65.27629-72.49730-79.71831-86.93932-94.1633-101.38134-108.60235-115.82336-123.04437-130.26538-137.48639-144.70740-151.928相邻切片距离为：第四步：切片投影获取最高轮廓的数据如图3所示，将y＝yi(i＝1,2,...40)处的切片上的点云数据向xoz平面投影，找出投影上x负半轴上的数据点z的最大值zil-max和x正半轴上的数据点z的最大值zir-max，并令zimax＝min(zil-max,zir-max)。如下表所示：izil-max(mm)zir-max(mm)zimax(mm)122.71322.71322.713222.45022.46922.450322.30022.22822.228421.78021.68021.680520.86420.12720.127619.47619.03519.035718.29218.39218.292817.33117.03917.039916.78716.38716.3871016.26916.26916.2691115.35315.30315.3031214.05914.05914.0591312.24311.93311.9331411.74011.71311.7131511.04111.03711.0371611.19911.11711.1171711.51611.45111.4511812.29512.29512.2951913.18113.41113.1812014.13114.13114.1312115.93815.32815.3282217.04317.04317.0432318.35118.35118.3512419.61619.62119.6162520.32220.54220.3222621.48521.48521.4852722.45122.45122.4512824.60224.63224.6022925.81225.81225.8123026.21226.22426.2123126.58126.53526.5353226.46826.46826.4683325.81625.34825.3483424.51324.51324.5133524.42524.43124.4253624.85524.85524.8553723.84623.47523.4753823.01723.01723.0173922.53222.54622.5324022.01522.01522.015第五步：计算切片的径向宽度如图4所示，在y＝yi(i＝1,2,...40)的切片上，在zimax的高度上取x的最小值xi_min和x的最大值xi_max，并计算y＝yi(i＝1,2,...40)位置上切片的径向宽度xi，即投影上x最大值xi_max与最小值xi_min的差值：xi＝xi_max-xi_min计算结果如下表；第六步：计算原始数据集d中相邻切片的径向宽度差及平均值计算y＝yi(i＝2,3,...40)位置切片的径向宽度xi和y＝yi-1(i＝2,3,...40)位置切片的径向宽度xi-1的差值的绝对值δxi(i＝2,3,...40)，并计算其平均值δxi＝|xi-xi-1|结果如下表所示：第七步：根据径向宽度差自适应细分切片7.1若yi＜ymax，则判断相邻两个切片y＝yi(i＝2,3,...n)和y＝yi-1(i＝2,3,...n)径向宽度的差值δxi是否大于平均值否则，结束自动切片。7.2若则令yk+1＝yk(k＝i,i+1,...n)，并在y＝yi(i＝2,3,...n)处的切片和y＝yi-1(i＝2,3,...n)处的切片中间位置插入一个新的切片，令n＝n+1，回到步骤7.1。7.3若则yi＝yi+1(i＝2,3,...n-1)，回到步骤7.1。以y2为例，因为y2＜ymax，判断切片y2和y1的径向宽度差值δx2＝23.815＞4.630，则令yk+1＝yk(k＝2,3,...40)，并在y2和y1中间插入一个切片，令n＝40+1＝41，此时在y2切片处，xlmax＝-2.375，xrmax＝12.133。则此时，yi(i＝1,2,...41)切片处的切片径向宽度及yi(i＝1,2,...41)切片与yi-1(i＝2,3,...41)切片径向宽度差更新如下表：再回到步骤7.1对新的y2切片进行判断，比较新的y2切片与y1切片的径向宽度差δx2是否大于平均值并执行相应的后续步骤，依此类推。当前第1页12