1.一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，包括：通过深度相机采集扭摆测量系统的载物台与不规则外形产品的点云信息；预处理所述点云信息；

所述通过深度相机采集扭摆测量系统的载物台与不规则外形产品的点云信息；包括：通过采用TOF深度相机采集载物台与不规则外形产品三维点云，TOF深度相机先通过主动发射光脉冲到载物台与不规则外形产品模型上，再通过传感器接收从载物台与不规则外形产品反射回来的光脉冲，最后根据探测光脉冲的飞行往返时间来计算载物台与不规则外形产品表面各个点离相机的距离，从而获得载物台与不规则外形产品的三维点云信息；

计算在相机坐标系下的载物台扭摆中心轴与被测不规则外形产品的坐标轴；

所述计算在相机坐标系下的载物台扭摆中心轴与被测不规则外形产品的坐标轴；包括：点云与CAD模型配准；

所述点云与CAD模型配准包括：CAD模型获取、点云粗匹配、点云精准匹配；

在获得载物台与不规则外形产品的三维点云信息之后，对其三维CAD模型进行三角网格模型提取；

通过点云信息与CAD模型匹配获得产品坐标系的转换矩阵；

最后将产品坐标系与转换矩阵相乘得到产品坐标系在测量相机坐标的表示；

计算出在相机坐标系下被测不规则外形产品各个轴与载物台扭摆中心轴的夹角、不规则外形产品质心到扭摆载物台中心轴的距离；

对不规则外形产品进行不低于6次不同位姿测量，利用平行轴定理和旋转轴定理解算出不规则外形产品绕其自身坐标轴的转动惯量与惯性积。

2.根据权利要求1所述的一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，所述通过点云信息与CAD模型匹配获得产品坐标系的转换矩阵，包括：对物体点云的协方差矩阵进行PCA分解，其三个特征值对应的特征向量形成产品坐标系，该产品坐标系与CAD产品坐标系基本一致，可用作物体CAD产品坐标系相对于相机坐标系的初始姿态；

利用PCA分解将原始三维点云映射到新的三维正交特征空间内，利用新构建的特征向量构建物体坐标系。

3.根据权利要求2所述的一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，所述利用PCA分解将原始三维点云映射到新的三维正交特征空间内，利用新构建的特征向量构建物体坐标系；包括：产品坐标系的三个坐标轴用单位向量组表示：

；

平面点云的协方差矩阵如以下公式计算：

式中ri为点云中的点；m为点云中点的数目；

对协方差矩阵进行PCA分解，获得特征向量如公式所示：式中Ni为点云协方差矩阵PCA分解后特征值对应的特征向量；

则产品坐标系相对于相机坐标系的旋转矩阵可由特征向量组成：；

通过计算点云质心，可以获得产品坐标系相对于相机坐标系的平移矩阵：；

则产品坐标系相对于相机坐标系的变换矩阵为：

；

最后得到在相机坐标系下产品坐标系的三个坐标轴的表示：。

4.根据权利要求3所述的一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，所述计算在相机坐标系下的载物台扭摆中心轴与被测不规则外形产品的坐标轴；还包括：基于最小二乘法的点云圆柱轴线拟合算法实现不规则外形物体坐标轴与扭摆载物台轴中心轴线的统一。

5.根据权利要求4所述的一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，所述基于最小二乘法的点云圆柱轴线拟合算法实现不规则外形物体坐标轴与扭摆载物台轴中心轴线的统一；包括：将载物台设计为圆柱体；

在三维空间中，圆柱体是到其中心轴线距离为常数r的点的集合，圆柱体由以下7个参数唯一确定：圆柱体中轴线上的点p0(x0，y0，z0)、中轴线方向向量 为单位向

2 2 2

量，即a+b+c=1，因此圆柱面的方程可以表示为：定义

数据点集合 为TOF深度相机采集得到的扭摆载物台的表面点云，N为点个数，pj=(xj，yj，zj)，pj∈P，j∈[1，N]；

在最小二乘算法拟合过程中，定义点的拟合误差为点到圆柱载物台中轴线的距离与扭摆载物台半径之差，表示为：基于

几何分析的拟合算法对式的误差方程进行线性化处理，舍去高次项，然后按照高斯牛顿法迭代计算，得到最终在相机坐标系下的扭摆载物台轴线估计值。

6.根据权利要求5所述的一种不规则外形产品转动惯量测量方法，其特征在于，所述计算出在相机坐标系下被测不规则外形产品各个轴与载物台扭摆中心轴的夹角、不规则外形产品质心到扭摆载物台中心轴的距离；包括：获得相机坐标系下产品坐标系的X、Y、Z轴的信息AC、相机坐标系下产品质心坐标T(xt，yt，zt)、相机坐标系下扭摆载物台轴线的信息 与p0；

；

t为参数方程参数时，中轴线点向式方程为：

；

应用向量夹角公式与点到直线距离公式就可以得到在相机坐标系下产品坐标系坐标轴X、Y、Z相对于扭摆载物台中心轴的夹角α、β、γ，与产品质心到扭摆载物台中心轴的距离d；

。

7.一种不规则外形产品转动惯量测量装置，其特征在于，包括：扭摆台、载物台、夹具、光电开关、TOF深度相机、底座以及上位机；

所述载物台用于承装被测产品；

所述扭摆台用于产生扭振运动；

所述载物台与光电开关配合计算扭振运动的周期T；

所述夹具用于稳定被测产品，防止被测产品在测量过程中发生移动；

所述TOF深度相机在线采集被测产品的点云数据，并将点云数据上传至上位机，在上位机上依据如权利要求1‑6任一所述的方法完成转动惯量的计算。

8.如权利要求7所述的一种不规则外形产品转动惯量测量装置，其特征在于，所述装置的运行流程包括：已知被测产品自身坐标系下的质心坐标位置、扭摆测量台的刚度系数k，本装置的具体运行步骤如下：

1）根据扭摆法原理，在测量不规则外形产品之前需要利用基于最小二乘法的点云圆柱轴线拟合算法来确定相机坐标系下扭摆载物台的轴线信息；扭摆法需要至少6种不同的姿态来联立方程，所以每次测量时夹具的位姿会不同，在测量转动惯量之前，需要先标定得到当前姿态的空载转动惯量J0i，其中i为测量姿态序号；

2）使用夹具固定好被测产品，利用TOF深度相机扫描得到被测产品外形点云，将点云与被测产品数字模型进行匹配，得到相机坐标系与CAD模型世界坐标系的刚体变换矩阵，进而计算得到被测产品CAD模型定义的自身坐标系坐标轴在相机坐标系的方程，以及产品质心在相机坐标系下的坐标；

3）利用基于深度相机点云信息的坐标轴统一算法计算出在相机坐标系产品自身坐标系坐标轴X、Y、Z相对于扭摆载物台中心轴的夹角αi、βi、γi，产品质心到扭摆载物台中心轴的距离di，其中i表示测量s姿态的序号；

4）激励扭摆测量台，使其发生扭振运动，利用光电开关计数，得到扭振运动的周期Ti，进而得到本次测量转动惯量的值：；

5）转换被测产品的姿态，重复（2）（4）的步骤，直到6种负载姿态全部测量完毕；

~

联立如下方程组：

；

6）前述方程组为线性方程组，利用高斯消元方法即可求出被测参数：Jx、Jy、Jz、Jxy、Jyz、Jxz 从而实现转动惯量和惯性积的测量。