一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及自動(dòng)分段方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及幾何量測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及 自動(dòng)分段方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 回轉(zhuǎn)體零件廣泛應(yīng)用于兵器、航空航天、機(jī)械、汽車(chē)等各個(gè)領(lǐng)域，回轉(zhuǎn)體零件的廓 形對(duì)回轉(zhuǎn)體零件裝配性能和使用功能有著很大的影響，因此需要對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定。拾 取特征點(diǎn)作為輪廓分段與識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)由測(cè)量設(shè)備或掃描設(shè)備 獲得的輪廓數(shù)據(jù)的分段與識(shí)別進(jìn)行了研究。現(xiàn)有的特征點(diǎn)的拾取方法采用曲率極值點(diǎn)法。 曲率極值點(diǎn)法是通過(guò)曲線(xiàn)的曲率變化來(lái)識(shí)別曲線(xiàn)分段的特征點(diǎn)，基本原理是：先計(jì)算出每 一輪廓測(cè)量點(diǎn)的近似曲率，然后將曲率絕對(duì)值大于設(shè)定閥值的局部極值點(diǎn)作為分段點(diǎn)一-輪廓的角點(diǎn)。該方法的輪廓數(shù)據(jù)受噪聲干擾時(shí)曲率會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的噪聲，并由此產(chǎn)生偽極值 點(diǎn)和偽角點(diǎn)。
[0003] 在回轉(zhuǎn)體零件輪廓分段的過(guò)程中，輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)會(huì)受到噪聲的干擾，如果回轉(zhuǎn)體零 件沿軸線(xiàn)的徑向方向突變不大，噪聲對(duì)特征點(diǎn)提取的影響比較小，甚至可W忽略不計(jì)，采用 上述方法可W實(shí)現(xiàn)對(duì)其特征點(diǎn)的提取及分段，而且達(dá)到良好的效果；但是，如果回轉(zhuǎn)體零 件輪廓沿軸線(xiàn)的徑向方向突變比較密集，臺(tái)階、溝槽較多，噪聲對(duì)分段的影響比較大，此時(shí) 往往會(huì)想到減小采樣間隔，但是由于減小采樣間隔使得采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)增加，每個(gè)采樣點(diǎn)都 需要計(jì)算曲率，會(huì)導(dǎo)致曲率變化雜亂無(wú)章，無(wú)法判斷特征點(diǎn)位置，導(dǎo)致無(wú)法提取特征點(diǎn)，從 而無(wú)法對(duì)回轉(zhuǎn)體零件進(jìn)行分段，因此上述方法對(duì)此類(lèi)回轉(zhuǎn)體特征點(diǎn)的提取存在一定的局限 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及自動(dòng)分段方法，能 夠?qū)ρ剌S線(xiàn)的徑向方向突變比較密集的回轉(zhuǎn)體零件輪廓提取特征點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)小間隔分 段。
[0005] 該回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及自動(dòng)分段方法，具體步驟如下：
[0006] 步驟一、連續(xù)掃描回轉(zhuǎn)體形廓，并進(jìn)行間隔為Ax的等間隔均勻采樣，實(shí)時(shí)獲得采 樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟二、根據(jù)步驟一中得到采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，在化+1曲率計(jì)算方法中利用式（7)對(duì)得 到的回轉(zhuǎn)體各個(gè)采樣點(diǎn)的曲率進(jìn)行變形，得到回轉(zhuǎn)體各個(gè)采樣點(diǎn)變形后的曲率：
陽(yáng)009]其中，考=巧W-取。，免。義.W-將b躬:=孩W+巧-0 _ %，.......制:,N為采樣 點(diǎn)數(shù)，Xi為采樣點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的軸向坐標(biāo)值，y1為采樣點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的徑向坐標(biāo)值；k1為采樣點(diǎn)i變 形后的曲率；n取正整數(shù)；
[0010] 步驟S、分析由步驟二得到的變形后的曲率，判斷回轉(zhuǎn)體廓形數(shù)據(jù)點(diǎn)中的角點(diǎn)，提 取回轉(zhuǎn)體的特征點(diǎn)；
[0011] 步驟四、通過(guò)步驟=得到的特征點(diǎn)，將回轉(zhuǎn)體逐段分割，得到不同的直線(xiàn)段或曲線(xiàn) 段。
[0012] 優(yōu)選地，步驟一還包括：判斷獲得的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)是否存在粗大誤差，并剔除粗大誤 差對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)；具體做法為：設(shè)定闊值C，闊值C為回轉(zhuǎn)體徑向方向邊界上限值，剔 除C的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，保留剩余的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟S中角點(diǎn)為曲率ki的值存在尖峰脈沖且大于設(shè)定曲率閥值的位 置。
[0014]優(yōu)選地，軸向間隔大的形廓可W采用大的采樣間隔，軸向間距小的輪廓可W采用 小的采樣間隔，采樣AX與實(shí)際回轉(zhuǎn)體零件間距相比小2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0015]有益效果：
[0016] (1)本發(fā)明改進(jìn)現(xiàn)有曲率法提取回轉(zhuǎn)體廓形特征點(diǎn)的方法，在采用等間隔采樣的 基礎(chǔ)上減小軸向與徑向的差值，使得能夠?qū)ρ剌S線(xiàn)的徑向方向突變比較密集、臺(tái)階、溝槽較 多的回轉(zhuǎn)體零件輪廓進(jìn)行特征點(diǎn)提取，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)種零件的分段。
[0017] 似根據(jù)回轉(zhuǎn)體零件的不同形廓可W采用不同的采樣間隔，軸向間隔大的形廓可 W采用大的采樣間隔，軸向間距小的輪廓可W采用小的采樣間隔。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為二維回轉(zhuǎn)體點(diǎn)云數(shù)據(jù)特征點(diǎn)提取的流程圖。
[0019]圖2為被測(cè)回轉(zhuǎn)體的一個(gè)實(shí)測(cè)縱截面輪廓的點(diǎn)云。
[0020]圖3為現(xiàn)有技術(shù)采用S點(diǎn)法得到的輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲率。
[0021]圖4為本發(fā)明采用S點(diǎn)法得到的輪廓點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲率。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及自動(dòng)分段方法，其核屯、思想 是：在現(xiàn)有技術(shù)計(jì)算曲率的方法中，采用等間隔采樣并減小軸向與徑向的差值，實(shí)現(xiàn)對(duì)沿軸 線(xiàn)的徑向方向突變比較密集、臺(tái)階、溝槽較多的回轉(zhuǎn)體零件輪廓進(jìn)行特征點(diǎn)的提取。
[0023]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]本發(fā)明提供的一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點(diǎn)提取及自動(dòng)分段方法，具體步驟如 下：
[00巧]步驟一、采用傳感器連續(xù)掃描回轉(zhuǎn)體對(duì)回轉(zhuǎn)體形廓進(jìn)行等間隔均勻采樣，實(shí)時(shí)獲 得回轉(zhuǎn)體各個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)，設(shè)傳感器掃描獲得的采樣點(diǎn)的集合為： Ai=Py;)，其中，i= 1，2，......N，Xi為采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的軸向坐標(biāo)值，yi為采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的 徑向坐標(biāo)值，N為采樣點(diǎn)數(shù)。形廓指=維物體在某一個(gè)平面上投影的輪廓線(xiàn)，本發(fā)明中某一 個(gè)平面為過(guò)回轉(zhuǎn)體軸線(xiàn)的一個(gè)平面。
[0026]現(xiàn)有技術(shù)中，沿著回轉(zhuǎn)體軸向采用非均勻間隔采樣，采樣間隔不確定，會(huì)導(dǎo)致回轉(zhuǎn) 體軸向間距較小的輪廓位置采樣的間隔較大，從而丟失了一些特征點(diǎn)，使得采樣不精確。因 此，本發(fā)明采用等間隔采樣方法，能夠準(zhǔn)確的采集到回轉(zhuǎn)體輪廓每個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)，避免由 不均勻采樣而造成的某些特征點(diǎn)的丟失，則：
[0028] 其中，n取正整數(shù)，兩個(gè)突變點(diǎn)軸向間隔越大n取值越大，間隔越小n取值小，例如 取1，2, 3,從而能夠在有很多突變時(shí)，獲得更貼近實(shí)際的曲率變化情況，同時(shí)兼顧了數(shù)據(jù)量。 當(dāng)然在兩個(gè)突變點(diǎn)軸向間隔較大時(shí)，也可W采用較小的n值，但是會(huì)使得處理的數(shù)據(jù)量有 所增加。Ax為相鄰兩采樣點(diǎn)間的軸向間隔。回轉(zhuǎn)體零件沿著軸向有很多突變，如帶有螺 紋的零件，每?jī)蓚€(gè)突變的點(diǎn)可將零件劃分為直線(xiàn)段、曲線(xiàn)段或者斜線(xiàn)段，運(yùn)些段被稱(chēng)為軸線(xiàn) 間隔；軸向間隔大的形廓可W采用大的采樣間隔，軸向間距小的輪廓可W采用小的采樣間 隔，運(yùn)樣即保證了采樣的準(zhǔn)確性又提高了測(cè)量的效率；若軸向間距小的輪廓采用大的采樣 間隔，則會(huì)造成部分特征點(diǎn)的丟失。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)Ax與實(shí)際回轉(zhuǎn)體零件間距相比一般小2~ 3個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0029] 進(jìn)一步，判斷獲得的采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否存在粗大誤差，并剔除造成粗大誤差對(duì)應(yīng) 的采樣點(diǎn)