一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點提取及自動分段方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及幾何量測量技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點提取及 自動分段方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 回轉(zhuǎn)體零件廣泛應(yīng)用于兵器、航空航天、機械、汽車等各個領(lǐng)域，回轉(zhuǎn)體零件的廓 形對回轉(zhuǎn)體零件裝配性能和使用功能有著很大的影響，因此需要對其進行檢測和評定。拾 取特征點作為輪廓分段與識別技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)外很多學者對由測量設(shè)備或掃描設(shè)備 獲得的輪廓數(shù)據(jù)的分段與識別進行了研究?，F(xiàn)有的特征點的拾取方法采用曲率極值點法。 曲率極值點法是通過曲線的曲率變化來識別曲線分段的特征點，基本原理是：先計算出每 一輪廓測量點的近似曲率，然后將曲率絕對值大于設(shè)定閥值的局部極值點作為分段點一-輪廓的角點。該方法的輪廓數(shù)據(jù)受噪聲干擾時曲率會產(chǎn)生相應(yīng)的噪聲，并由此產(chǎn)生偽極值 點和偽角點。
[0003] 在回轉(zhuǎn)體零件輪廓分段的過程中，輪廓數(shù)據(jù)點會受到噪聲的干擾，如果回轉(zhuǎn)體零 件沿軸線的徑向方向突變不大，噪聲對特征點提取的影響比較小，甚至可W忽略不計，采用 上述方法可W實現(xiàn)對其特征點的提取及分段，而且達到良好的效果；但是，如果回轉(zhuǎn)體零 件輪廓沿軸線的徑向方向突變比較密集，臺階、溝槽較多，噪聲對分段的影響比較大，此時 往往會想到減小采樣間隔，但是由于減小采樣間隔使得采樣點的個數(shù)增加，每個采樣點都 需要計算曲率，會導(dǎo)致曲率變化雜亂無章，無法判斷特征點位置，導(dǎo)致無法提取特征點，從 而無法對回轉(zhuǎn)體零件進行分段，因此上述方法對此類回轉(zhuǎn)體特征點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提取及自動分段方法，能 夠?qū)ρ剌S線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，從而實現(xiàn)小間隔分 段。
[0005] 該回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點提取及自動分段方法，具體步驟如下：
[0006] 步驟一、連續(xù)掃描回轉(zhuǎn)體形廓，并進行間隔為Ax的等間隔均勻采樣，實時獲得采 樣點數(shù)據(jù)；
[0007] 步驟二、根據(jù)步驟一中得到采樣點數(shù)據(jù)，在化+1曲率計算方法中利用式（7)對得 到的回轉(zhuǎn)體各個采樣點的曲率進行變形，得到回轉(zhuǎn)體各個采樣點變形后的曲率：
陽009]其中，考=巧W-取。，免。義.W-將b躬:=孩W+巧-0 _ %，.......制:,N為采樣 點數(shù)，Xi為采樣點i對應(yīng)的軸向坐標值，y1為采樣點i對應(yīng)的徑向坐標值；k1為采樣點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)點中的角點，提 取回轉(zhuǎn)體的特征點；
[0011] 步驟四、通過步驟=得到的特征點，將回轉(zhuǎn)體逐段分割，得到不同的直線段或曲線 段。
[0012] 優(yōu)選地，步驟一還包括：判斷獲得的采樣點數(shù)據(jù)是否存在粗大誤差，并剔除粗大誤 差對應(yīng)的采樣點數(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的采樣點數(shù)據(jù)，保留剩余的采樣點數(shù)據(jù)。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟S中角點為曲率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與實際回轉(zhuǎn)體零件間距相比小2~3個數(shù)量級。
[0015]有益效果：
[0016] (1)本發(fā)明改進現(xiàn)有曲率法提取回轉(zhuǎn)體廓形特征點的方法，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線的徑向方向突變比較密集、臺階、溝槽較 多的回轉(zhuǎn)體零件輪廓進行特征點提取，從而實現(xiàn)對運種零件的分段。
[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。
【附圖說明】
[0018] 圖1為二維回轉(zhuǎn)體點云數(shù)據(jù)特征點提取的流程圖。
[0019]圖2為被測回轉(zhuǎn)體的一個實測縱截面輪廓的點云。
[0020]圖3為現(xiàn)有技術(shù)采用S點法得到的輪廓點云數(shù)據(jù)曲率。
[0021]圖4為本發(fā)明采用S點法得到的輪廓點云數(shù)據(jù)曲率。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點提取及自動分段方法，其核屯、思想 是：在現(xiàn)有技術(shù)計算曲率的方法中，采用等間隔采樣并減小軸向與徑向的差值，實現(xiàn)對沿軸 線的徑向方向突變比較密集、臺階、溝槽較多的回轉(zhuǎn)體零件輪廓進行特征點的提取。
[0023]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0024]本發(fā)明提供的一種回轉(zhuǎn)體零件廓形的特征點提取及自動分段方法，具體步驟如 下：
[00巧]步驟一、采用傳感器連續(xù)掃描回轉(zhuǎn)體對回轉(zhuǎn)體形廓進行等間隔均勻采樣，實時獲 得回轉(zhuǎn)體各個采樣點的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送到工控機，設(shè)傳感器掃描獲得的采樣點的集合為： Ai=Py;)，其中，i= 1，2，......N，Xi為采樣點對應(yīng)的軸向坐標值，yi為采樣點對應(yīng)的 徑向坐標值，N為采樣點數(shù)。形廓指=維物體在某一個平面上投影的輪廓線，本發(fā)明中某一 個平面為過回轉(zhuǎn)體軸線的一個平面。
[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，使得采樣不精確。因 此，本發(fā)明采用等間隔采樣方法，能夠準確的采集到回轉(zhuǎn)體輪廓每個采樣點的數(shù)據(jù)，避免由 不均勻采樣而造成的某些特征點的丟失，則：
[0028] 其中，n取正整數(shù)，兩個突變點軸向間隔越大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，獲得更貼近實際的曲率變化情況，同時兼顧了數(shù)據(jù)量。 當然在兩個突變點軸向間隔較大時，也可W采用較小的n值，但是會使得處理的數(shù)據(jù)量有 所增加。Ax為相鄰兩采樣點間的軸向間隔。回轉(zhuǎn)體零件沿著軸向有很多突變，如帶有螺 紋的零件，每兩個突變的點可將零件劃分為直線段、曲線段或者斜線段，運些段被稱為軸線 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，運樣即保證了采樣的準確性又提高了測量的效率；若軸向間距小的輪廓采用大的采樣 間隔，則會造成部分特征點的丟失。根據(jù)經(jīng)驗Ax與實際回轉(zhuǎn)體零件間距相比一般小2~ 3個數(shù)量級。
[0029] 進一步，判斷獲得的采樣點的數(shù)據(jù)是否存在粗大誤差，并剔除造成粗大誤差對應(yīng) 的采樣點