一种回转体零件廓形的特征点提取及自动分段方法技术

本发明专利技术公开了一种回转体零件廓形的特征点提取及自动分段方法，本发明专利技术利用传感器对回转体进行扫描，并等间隔均匀采样；利用采样数据，在2n+1曲率计算方法中对得到的回转体各个采样点的曲率进行计算，得到回转体各个采样点变形后的曲率，将近似变形后的曲率值大于设定阀值的点作为回转体的特征点，提取特征点并进行分段，得到不同的直线段或曲线段，实现对沿轴线的径向方向突变比较密集、台阶、沟槽较多的回转体零件轮廓进行特征点的提取和分段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及几何量测量
，具体设及一种回转体零件廓形的特征点提取及 自动分段方法。
技术介绍
回转体零件广泛应用于兵器、航空航天、机械、汽车等各个领域，回转体零件的廓 形对回转体零件装配性能和使用功能有着很大的影响，因此需要对其进行检测和评定。拾 取特征点作为轮廓分段与识别技术的关键技术，国内外很多学者对由测量设备或扫描设备 获得的轮廓数据的分段与识别进行了研究。现有的特征点的拾取方法采用曲率极值点法。 曲率极值点法是通过曲线的曲率变化来识别曲线分段的特征点，基本原理是：先计算出每 一轮廓测量点的近似曲率，然后将曲率绝对值大于设定阀值的局部极值点作为分段点一-轮廓的角点。该方法的轮廓数据受噪声干扰时曲率会产生相应的噪声，并由此产生伪极值 点和伪角点。 在回转体零件轮廓分段的过程中，轮廓数据点会受到噪声的干扰，如果回转体零 件沿轴线的径向方向突变不大，噪声对特征点提取的影响比较小，甚至可W忽略不计，采用 上述方法可W实现对其特征点的提取及分段，而且达到良好的效果；但是，如果回转体零 件轮廓沿轴线的径向方向突变比较密集，台阶、沟槽较多，噪声对分段的影响比较大，此时 往往会想到减小采样间隔，但是由于减小采样间隔使得采样点的个数增加，每个采样点都 需要计算曲率，会导致曲率变化杂乱无章，无法判断特征点位置，导致无法提取特征点，从 而无法对回转体零件进行分段，因此上述方法对此类回转体特征点的提取存在一定的局限 性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，能 够对沿轴线的径向方向突变比较密集的回转体零件轮廓提取特征点，从而实现小间隔分 段。 该回转体零件廓形的特征点提取及自动分段方法，具体步骤如下： 步骤一、连续扫描回转体形廓，并进行间隔为Ax的等间隔均匀采样，实时获得采 样点数据； 步骤二、根据步骤一中得到采样点数据，在化+1曲率计算方法中利用式（7)对得 到的回转体各个采样点的曲率进行变形，得到回转体各个采样点变形后的曲率：阳009]其中，考=巧W-取。，免。义.W-將b躬:=孩W+巧-0 _ %，.......制:,N为采样 点数，Xi为采样点i对应的轴向坐标值，y1为采样点i对应的径向坐标值；k1为采样点i变 形后的曲率；n取正整数； 步骤S、分析由步骤二得到的变形后的曲率，判断回转体廓形数据点中的角点，提 取回转体的特征点； 步骤四、通过步骤=得到的特征点，将回转体逐段分割，得到不同的直线段或曲线 段。 优选地，步骤一还包括：判断获得的采样点数据是否存在粗大误差，并剔除粗大误 差对应的采样点数据；具体做法为：设定阔值C，阔值C为回转体径向方向边界上限值，剔 除C的采样点数据，保留剩余的采样点数据。优选地，所述步骤S中角点为曲率ki的值存在尖峰脉冲且大于设定曲率阀值的位 置。优选地，轴向间隔大的形廓可W采用大的采样间隔，轴向间距小的轮廓可W采用 小的采样间隔，采样AX与实际回转体零件间距相比小2~3个数量级。有益效果： (1)本专利技术改进现有曲率法提取回转体廓形特征点的方法，在采用等间隔采样的 基础上减小轴向与径向的差值，使得能够对沿轴线的径向方向突变比较密集、台阶、沟槽较 多的回转体零件轮廓进行特征点提取，从而实现对运种零件的分段。 似根据回转体零件的不同形廓可W采用不同的采样间隔，轴向间隔大的形廓可 W采用大的采样间隔，轴向间距小的轮廓可W采用小的采样间隔。【附图说明】 图1为二维回转体点云数据特征点提取的流程图。图2为被测回转体的一个实测纵截面轮廓的点云。图3为现有技术采用S点法得到的轮廓点云数据曲率。图4为本专利技术采用S点法得到的轮廓点云数据曲率。【具体实施方式】 本专利技术提供了，其核屯、思想 是：在现有技术计算曲率的方法中，采用等间隔采样并减小轴向与径向的差值，实现对沿轴 线的径向方向突变比较密集、台阶、沟槽较多的回转体零件轮廓进行特征点的提取。下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供的，具体步骤如 下：步骤一、采用传感器连续扫描回转体对回转体形廓进行等间隔均匀采样，实时获 得回转体各个采样点的数据，将数据传送到工控机，设传感器扫描获得的采样点的集合为： Ai=Py;)，其中，i= 1，2，......N，Xi为采样点对应的轴向坐标值，yi为采样点对应的 径向坐标值，N为采样点数。形廓指=维物体在某一个平面上投影的轮廓线，本专利技术中某一 个平面为过回转体轴线的一个平面。现有技术中，沿着回转体轴向采用非均匀间隔采样，采样间隔不确定，会导致回转 体轴向间距较小的轮廓位置采样的间隔较大，从而丢失了一些特征点，使得采样不精确。因 此，本专利技术采用等间隔采样方法，能够准确的采集到回转体轮廓每个采样点的数据，避免由 不均匀采样而造成的某些特征点的丢失，则： 其中，n取正整数，两个突变点轴向间隔越大n取值越大，间隔越小n取值小，例如 取1，2, 3,从而能够在有很多突变时，获得更贴近实际的曲率变化情况，同时兼顾了数据量。 当然在两个突变点轴向间隔较大时，也可W采用较小的n值，但是会使得处理的数据量有 所增加。Ax为相邻两采样点间的轴向间隔。回转体零件沿着轴向有很多突变，如带有螺 纹的零件，每两个突变的点可将零件划分为直线段、曲线段或者斜线段，运些段被称为轴线 间隔；轴向间隔大的形廓可W采用大的采样间隔，轴向间距小的轮廓可W采用小的采样间 隔，运样即保证了采样的准确性又提高了测量的效率；若轴向间距小的轮廓采用大的采样 间隔，则会造成部分特征点的丢失。根据经验Ax与实际回转体零件间距相比一般小2~ 3个数量级。 进一步，判断获得的采样点的数据是否存在粗大误差，并剔除造成粗大误差对应 的采样点当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回转体零件廓形的特征点提取及自动分段方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、连续扫描回转体形廓，并进行间隔为Δx的等间隔均匀采样，实时获得采样点数据；步骤二、根据步骤一中得到采样点数据，在2n+1曲率计算方法中利用式(7)对得到的回转体各个采样点的曲率进行变形，得到回转体各个采样点变形后的曲率：ki=y··ix·i2-y·i2---(7)]]>其中，x·i=xi+n-xi-n,y·i=yi+n-yi-n,y··i=yi+n+yi-n-2yi;]]>i＝1,2，……N，N为采样点数，xi为采样点i对应的轴向坐标值，yi为采样点i对应的径向坐标值；ki为采样点i变形后的曲率；n取正整数；步骤三、分析由步骤二得到的变形后的曲率，判断回转体廓形数据点中的角点，提取回转体的特征点；步骤四、通过步骤三得到的特征点，将回转体逐段分割，得到不同的直线段或曲线段。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡武，贺亚洲，徐春广，刘方芳，郝娟，刘帅，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11