СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАНИЯ МНОЖЕСТВА ДАННЫХ СКАНИРОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО БАЗОВЫХ ЭТАЛОННЫХ ДАННЫХ

1. Система для ориентирования множества данных сканирования целевой поверхности относительно базовых эталонных данных, содержащая:
генератор входного источника, выполненный с возможностью обеспечивать упомянутое множество данных сканирования;
средство коррекции наклона для ориентирования упомянутого множества данных о точках относительно базовых эталонных данных; и
средство редактирования данных, чтобы фильтровать ложные данные о точках из накопленного множества данных о точках;
при этом упомянутые базовые эталонные данные представляют, по меньшей мере, критические геометрические параметры базового эталона, при этом базовый эталон является, по существу, отличным от целевой поверхности.
2. Система по п.1, в которой упомянутые базовые эталонные данные содержат ключевые эталонные данные для того, чтобы описывать геометрию базового эталона.
3. Система по п.1, в которой целевая поверхность и базовый эталон указываются в их собственной соответствующей координатной системе.
4. Система по п.1, в которой базовый эталон представляет заключенное пространство.
5. Система по п.4, в которой заключенное пространство ограничено, по существу, цилиндрической оболочкой с противоположными концами.
6. Система по п.5, в которой базовый эталон дополнительно содержит критические параметры, обозначающие местоположение центральной продольной оси оболочки, радиус оболочки; и длину цилиндрической части оболочки.
7. Система по п.1, в которой упомянутое средство редактирования данных дополнительно включает в себя средство разбиения, чтобы разбивать упомянутое множество данных о точках на дискретные сегменты, соответствующие разным геометрически описанным секциям упомянутой поверхности.
8. Система по п.1, в которой упомянутое средство редактирования данных выполнено с возможностью работать до средства коррекции наклона.
9. Система по п.7, в которой упомянутое средство редактирования данных включает в себя, по меньшей мере, один или более из следующих процессов:
(i) структурный фильтр сканера, чтобы удалять точки, которые могут быть отнесены к любому поддерживающему средству, используемому, чтобы располагать, стабилизировать или защищать средство сканирования;
(ii) фильтр интенсивности, чтобы удалять любую точку в накопленном множестве данных о точках выше порогового значения интенсивности; и
(iii) диапазонный фильтр, чтобы удалять любую точку, меньшую, чем минимальный или большую, чем максимальный порог в накопленном множестве данных о точках.
10. Система по п.9, в которой упомянутые базовые эталонные данные включают в себя переменные радиуса и длины, и при этом упомянутый диапазонный фильтр выводит порог из упомянутого радиуса и упомянутой длины.
11. Система по п.1, в которой средство коррекции наклона включает в себя средство ориентирования множества данных о точках, при этом упомянутое средство ориентирования множества данных о точках содержит:
средство временного удаления точек для временного удаления точек, которые являются, по существу, продольно параллельными точкам, удаленным структурным фильтром сканера;
средство величин ротации, чтобы вычислять величины ротации, применяемые к множеству данных сканирования;
процесс ротации множества данных сканирования; и
средство восстановления точек, в силу чего точки, удаленные средством временного удаления точек, восстанавливаются в накопленное множество данных о точках.
12. Система по п.11, в которой упомянутое средство ориентирования множества данных о точках включает в себя программную утилиту величин ротации, содержащую:
процесс параллельного перемещения, чтобы параллельно перемещать множество данных сканирования с помощью сокращения центра масс
где ; и
процесс вычисления, чтобы определять величины ротации посредством разложения по собственным значениям ковариационной матрицы множества данных сканирования
T
Λ = MCM,
где
13. Система по п.12, в которой программная утилита величин ротации выполнена с возможностью ротации накопленного множества данных сканирования, при этом упомянутая программная утилита величин ротации содержит:
процесс ротации для ротации значений таким образом, чтобы x - продольная, y - поперечная и z - высотная оси совпадали
где M - это величина ротации, вычисленная упомянутым средством величин ротации.
14. Система по п.1, в которой средство коррекции наклона включает в себя программную утилиту коррекции наклона для определения и корректировки любого остаточного наклона в накопленном множестве данных сканирования вокруг оси, содержащая:
процесс извлечения, чтобы извлекать временный набор точек (p) внутри набора ограничений
процесс вычитания, чтобы вычитать среднюю x координату из временного набора точек
где
формирование следующего 2D линейного уравнения для каждой точки в результирующем временном наборе точек
вычисление наименьших квадратов, чтобы вычислять оценку наименьших квадратов наклона, m как
процесс вычисления угла ротации, чтобы вычислять угол φ ротации как
φ = arctan(m),
процесс ротации накопленных точек сканирования для ротации, накопленных данных о точках сканирования
где
15. Система по п.7, в которой упомянутое средство разбиения включает в себя, по меньшей мере, один или более из следующих процессов.
(i) средство сегментирования противоположного конца, при этом упомянутое средство сегментирования противоположного конца включает в себя, по меньшей мере, один или более из следующих процессов:
a) средство сегментирования плоского конца, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, когда упомянутые базовые эталонные данные обозначают, по существу, плоский конец; и
b) средство сегментирования конического конца, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, когда упомянутые базовые эталонные данные обозначают, по существу, конический конец.
(ii) средство сегментирования плавающих объектов, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, могущих быть отнесенными к объектам, которые являются нефиксированно соединенными с упомянутой поверхностью; и
(iii) средство сегментирования внутренней части, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, могущих быть отнесенными к упомянутой цилиндрической оболочке.
16. Система по п.15, в которой упомянутое средство сегментирования плоского конца и средство сегментирования конического конца включают в себя программную утилиту сегментирования концов, содержащая:
процесс вычисления частоты, чтобы вычислять частоту каждой продольной координаты внутри накопленного множества данных о точках;
процесс вычисления наибольшей частоты, чтобы определять наибольшую упомянутую частоту положительной и отрицательной продольных координат;
процесс добавления порога, чтобы добавлять пороговое значение к упомянутым наибольшим отрицательному и положительному частотным значениям; и
в силу чего упомянутое средство сегментирования конического конца дополнительно содержит:
процесс вычисления местоположений минимумов, чтобы сканировать упомянутые продольные координатные частоты, чтобы определять местоположения минимумов из упомянутых наибольших отрицательного и положительного частотных значений в направлении местоположения упомянутого сканера;
процесс сегментирования, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, могущих быть отнесенными к плоским концам, согласно упомянутым местоположениям минимумов; и
в силу чего упомянутое средство сегментирования конического конца использует наибольшие отрицательное и положительное частотные значения процесса вычисления местоположений минимумов, чтобы сегментировать точки в накопленное множество данных о точках, могущих быть отнесенными к коническим концам.
17. Система по п.1, дополнительно включающая в себя средство измерения нефиксированно соединенного объема, чтобы измерять объем объектов, которые являются нефиксированно соединенными с упомянутой поверхностью.
18. Система по п.1, дополнительно включающая в себя средство измерения отверстий, чтобы измерять размер отверстий в упомянутой поверхности.
19. Система по п.17, в которой упомянутое средство измерения нефиксированно соединенного объема дополнительно содержит средство различения шаров от руды, чтобы измерять отношение набора шаров к нешаровым материалам.
20. Система по п.17, в которой упомянутое средство измерения нефиксированно соединенного объема дополнительно содержит средство измерения размера шаров, чтобы измерять размер набора шаров внутри цилиндрической оболочки.
21. Система по п.15, в которой упомянутое средство сегментирования плавающих объектов включает в себя программную утилиту плавающих объектов, которая работает после того, как упомянутое средство сегментирования противоположного конца повлияло на упомянутое множество данных сканирования, при этом упомянутая программная утилита плавающих объектов содержит:
процесс вычисления частоты радиуса, чтобы вычислять частоту каждого значения цилиндрического радиуса в накопленном множестве данных сканирования;
процесс определения пиковых значений, чтобы определять пиковое значение частот цилиндрических радиусов и точек сегментирования на основе упомянутого пикового значения;
процесс подгонки сегментирования, чтобы подгонять все сегментированные точки к плоскости посредством базирующегося на собственных значениях разложения;
процесс параллельного перемещения множества данных сканирования, чтобы параллельно перемещать множество данных сканирования из m точек в центр масс
где
процесс разложения по собственным значениям, чтобы определять разложение по собственным значениям ковариационной матрицы
T
Λ = MCM,
где
модель плоскости задается посредством ax+by+cz-d=0 где (a, b, c) - это элементы собственного вектора, соответствующего наименьшему собственному значению, и
процесс вычисления остаточного отклонения, чтобы вычислять остаточное отклонение v от плоскости наилучшей подгонки для каждой точки ,
процесс отбрасывания точек, чтобы отбрасывать точки выше плоскости на основе стандартного отклонения остатков.
22. Система по п.15, в которой упомянутое средство сегментирования внутренней части включает в себя программную утилиту сегментирования внутренней части, содержащую:
процесс уточнения центра масс, чтобы уточнять центр масс множества точек на продольной оси посредством вычисления среднего значения на любом конце упомянутой, по существу, цилиндрической оболочки с использованием равного количества точек
так что
и
так что
-
+
где  и  указывают на точки из левого и правого концов множества точек подкладки внутренней части соответственно;
процесс параллельного перемещения множества данных сканирования, чтобы параллельно перемещать все множество данных сканирования посредством этих двух средств
где ;
процесс обозначения границ круга чтобы обозначать границы круга на каждом конце упомянутой, по существу, цилиндрической оболочки, при этом упомянутый круг является кругом пересечения поверхности цилиндрической внутренней части упомянутых базовых эталонных данных и поверхности конического или плоского конца базовых эталонных данных;
процесс обозначения границ конуса, чтобы обозначать границы конуса с этим кругом как основу и вершину на стороне внутренней части круга, имеющего половину угла при вершине 45°;
процесс назначения точек, чтобы назначать каждую точку внутри конуса заданному концу упомянутой, по существу, цилиндрической оболочки и чтобы назначать каждую точку вне конуса упомянутой цилиндрической оболочке.
23. Система по п.15, в которой упомянутое средство сегментирования внутренней части содержит процесс подгонки цилиндра, при этом упомянутый процесс подгонки цилиндра включает в себя программную утилиту подгонки цилиндра, которая работает после того, как упомянутое средство сегментирования противоположного конца и упомянутое средство сегментирования плавающих объектов повлияли на упомянутое множество данных сканирования, при этом упомянутая программная утилита подгонки цилиндра содержит:
процесс формирования уравнения, чтобы формировать следующее уравнение для каждой точки в накопленном множестве данных сканирования , где вектор точек наблюдения задан посредством , вектор положения цилиндра задан посредством , вектор оси цилиндра задан посредством ;
2
2
2
процесс добавления взвешенного ограничения, чтобы добавлять взвешенное ограничение a+b+c-1=0 и решение в параметрических наименьших квадратах;
процесс параллельного перемещения положения цилиндра, чтобы параллельно перемещать все множество точек сканирования посредством вектора положения цилиндра ;
процесс вычисления величин ротации, чтобы вычислять углы ротации, φ и κ
и ; и
процесс преобразования множества точек сканирования, чтобы преобразовывать все множество точек
где
24. Система для идентификации признаков во множестве данных сканирования поверхности, содержащая:
генератор входного источника, выполненный с возможностью обеспечивать упомянутое множество данных сканирования; и
средство разбиения, чтобы разбивать упомянутое множество данных о точках на дискретные сегменты, соответствующие разным геометрическим секциям упомянутой поверхности.
25. Система по п.24, дополнительно включающая в себя средство измерения нефиксированно соединенного объема, чтобы измерять объем объектов, которые нефиксированно соединены с упомянутой поверхностью.
26. Система по п.24, дополнительно включающая в себя средство измерения отверстий, чтобы измерять размер отверстий в упомянутой поверхности.
27. Система по п.25, в которой упомянутое средство измерения нефиксированно соединенного объема дополнительно содержит средство различения шаров от руды, чтобы измерять отношение набора шаров к нешаровым материалам.
28. Система по п.25, в которой упомянутое средство измерения нефиксированно соединенного объема дополнительно содержит средство измерений размера шаров, чтобы измерять размер набора шаров внутри цилиндрической оболочки.
29. Способ для ориентирования множества данных сканирования поверхности относительно базовых эталонных данных в соответствии с системой по любому из предыдущих пунктов.
30. Способ для идентификации признаков во множестве данных сканирования поверхности в соответствии с системой по любому из пп.24-28.