一种基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，包括以下步骤：利用CT扫描设备对微螺旋电感进行断层扫描得到三维数据体；利用三维重构技术处理三维数据体，得到网格模型，通过模型分割方法将网格模型分割成独立的结构；基于CT扫描数据采用细化算法提取重构几何模型的中轴线(即螺旋线)，对中轴线进行投影及最小二乘圆拟合，实现线圈直径的测量；对提取的中轴线进行拟合得到扫描螺旋线，实现螺距的测量，基于扫描螺旋线确定分割点及分割平面，通过对截面轮廓数据点进行圆拟合实现导线直径及圆度误差的测量；通过求得拟合直线间的距离实现沿轴线方向线圈长度的测量。本发明专利技术能够在不破坏微螺旋电感结构的情况下，进行结构参数的无损测量。参数的无损测量。参数的无损测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法


[0001]本专利技术属于结构尺寸测量
，具体涉及一种基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]微无源元件的结构参数直接影响其电学性能，因此对增材制造微无源元件结构参数的测量可作为加工工艺可行性研究以及质量检测的重要内容。同传统机械零件一样，微螺旋电感的结构尺寸在加工过程中存在尺寸误差，其对微螺旋电感性能的影响不容忽视，在加工过程中，结构尺寸的加工误差难以保证，需要后期对结构尺寸进行测量。
[0004]微螺旋电感属于新兴领域，其结构尺寸的无损测量方法的发展刚刚处于起步状态。
[0005]专利技术人了解到：现有微无源元件的结构尺寸的测量方法包括扫描电子显微镜、机械探针式轮廓仪、光学轮廓仪和原子力显微镜。扫描电子显微镜用于微无源元件内部截面参数的测量，则需要通过物理手段对微无源元件进行破坏性切割，在切割过程中不可避免的会造成结构变形；机械探针式轮廓仪在对被测器件的结构参数进行测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用CT扫描设备对微螺旋电感进行断层扫描以得到微螺旋电感的三维数据体；步骤2，利用三维重构技术处理三维数据体，得到重构的网格模型，通过模型分割方法将网格模型分割成独立的结构；步骤3，利用3
‑
Subiteration细化算法，提取微螺旋电感重构几何模型的中轴线处各点坐标参数，利用最小二乘法拟合成中轴线，得到中轴线方程，对中轴线进行拟合得到扫描螺旋线，实现了线圈直径及螺距的测量；步骤4，在拟合得到的扫描螺旋线上等间距地取一些点，过这些点做垂直于扫描螺旋线的分割平面，分割平面与重构的几何模型截交形成的封闭多边形即为截面轮廓，然后通过对截面轮廓数据点进行拟合就能够实现导线直径及圆度误差的测量；步骤5，利用AVIZO软件对重构的微螺旋电感几何模型进行截取，即：将微螺旋电感重构几何模型的直通道分割成单独的部分，并提取直通道的中轴线，如果其直通道平行于YOZ平面，可借助于将直通道的中轴点向YOZ平面做投影，然后通过对投影点进行直线拟合，并求得中轴线拟合直线之间的距离，实现对微螺旋电感沿轴线方向的线圈长度参数的测量。2.根据权利要求1所述的基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤2中采用MC算法建立微螺旋电感的网格模型；利用AVIZO软件将网格模型分割成独立的结构。3.根据权利要求1所述的基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤3中，所采用的3
‑
Subiteration细化算法的具体流程为：首先输入四元组(Z3，m,n,B)；然后进行边界点分类；再确定可删除模板，可删除模板共分为3种类型，分别为UD、NS、EW，确定可删除模板后，便可删除重构的微螺旋电感几何模型的边界点，将模型中所有符合条件的边界点全部删除后，即可实现重构的微螺旋电感几何模型的中轴线提取。4.根据权利要求1所述的基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤3中，基于最小二乘法的圆拟合求取线圈直径的步骤为：设被拟合圆的圆心坐标为(x0，y0)、拟合半径为R0，投影点为P
i
(x
i
，y
i
)i＝1,2,3,...,n，投影点p
i
到圆心距离为d
i
，则：d
i2
＝(x
i
‑
x0)2+(y
i
‑
y0)2若：α
i
＝d
i2
‑
R
02
令目标函数Q(x0,y0,R0)为α
i
的平方和，即：Q(x0,y0,R0)＝∑α
i2
利用最小二乘拟合法可求得到圆心(x0，y0)及拟合半径R0，其中R0即为线圈半径。5.根据权利要求1所述的基于重构模型螺旋线的结构尺寸测量方法，其特征在于，所述步骤4中，提取截面轮廓的具体步骤为：步骤1，进行扫描螺旋线参数拟合：设扫描螺旋线数学模型为：利用提取的重构几何模型的中轴线对扫描螺旋线数学模型进行最小二乘拟合，即：
其中，k为螺距；中轴点T
i
(x
i
,y
i
,z
i
)i＝1,2,3,...,n；将扫描螺旋线向XOY平面做投影，得到投影圆，(x0，y0)为该圆的圆心坐标；步骤2，分割平面的确定：Step1：给定扫描螺旋线上的分割Step2：确定分割点T
i
处的分割平面的法矢为：Step3：设分割点T
i
处的分割平面的方程为：Ax+By+Cz+D＝0，其中，A、B、C、D可以将分割点T
i
的坐标数据及法矢带入上式中求出；步骤3，空间几何变换：Step1：设分割点将分割点T
i
平移到原点O处，平移矩阵为:Step2：分割平面的法矢将分割平面的法矢T
i
’
绕X轴旋转到XOZ平面，绕X轴旋转的角度α为：转到XOZ平面，绕X轴旋转的角度α为：因此，分割平面法矢T
i
'绕X轴旋转至XOZ平面的旋转矩阵R
X
(α)为：Step3：将变换到XOZ平面的分割平面法矢T
i
’
绕Y轴进行旋转，使法矢T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛文杰，刘雪生，张洪煜，王延浩，肖华芝，赵元坤，余志燕，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：