程健勇，吴功平，樊 飞，解建忠

(1.武汉大学动力与机械学院，湖北 武汉 430072；2.湖北三江航天红林探控有限公司，湖北 孝感 432000)

1 前言

六轴机械臂撬装复合系统由工控系统和机械臂系统组成，用于实现对大型储油罐内壁的改造工作。工控系统负责处理油罐内壁的激光点云数据，设计机械臂行走路径，提供机械臂末端的位置与姿态；机械臂系统，如图1所示，则根据上述信息实现对油罐内壁的自动改造作业。改造作业包括喷砂除锈、毛刺碾压、树脂喷涂，改造作业工具为固定在机械臂末端的相应装置，改造的可靠性取决于机械臂末端与油罐内壁的垂直程度，因此对点云法矢的计算是最为重要的一部分。另一方面，由于油罐内壁部分特征会对改造工作造成影响，因此需要先行剔除掉这些特征，即点云分割。

点云分割的方法包括霍夫变换法、RANSAC算法、聚类或区域增长法等[1-2]。文献[3]利用直方图统计法与区域生长算法，对建筑物的特征区域进行了分离。法矢计算多采用协方差分析法，该方法由文献[4]于1992年首次提出，但是对于分布不均匀的点云数据效果较差。文献[5]提出基于代数球的移动最小二乘法(MLS)拟合，优化了在低采样率和高曲率的情况下对点云表面特征的处理。文献[6]提出了静态MLS的扩展，通过动态选择使只有K邻域内的点对最小二乘优化有显著贡献。然而，上述方法在一些局部表面上，会造成特征的过度平滑。但在油罐内壁上局部变形很多，因而这些方法并不适用于油罐点云处理。……