一种用于齿轮齿廓曲线重构的数据拟合方法技术

本发明专利技术一种用于齿轮齿廓曲线重构的数据拟合方法，属于数据拟合技术领域，尤其涉及对齿轮齿廓曲线的拟合；该方法的步骤为：1、首先采用INFINITE的PC-DIMS系统的接触测量方法按照测量规划路线进行逐点采集，取得被测路线的m个点坐标值；2、对测量所得的m个点坐标值，将其转换到同一平面上，得到变换后的数据；3、基于变换后的数据，采用万有引力搜索算法获得用于齿轮齿廓曲线重构的B样条曲线拟合最优内部节点；4、采用de?Boor算法得到最佳齿形轮廓曲线C(x)；本发明专利技术可以解决齿形轮廓曲线拟合中多重节点问题，对于具有奇异性和/或尖角的齿形轮廓曲线，也能产生非常准确的结果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术，属于数据拟合
，尤其涉及对齿轮齿廓曲线的拟合；该方法的步骤为：1、首先采用INFINITE的PC-DIMS系统的接触测量方法按照测量规划路线进行逐点采集，取得被测路线的m个点坐标值；2、对测量所得的m个点坐标值，将其转换到同一平面上，得到变换后的数据；3、基于变换后的数据，采用万有引力搜索算法获得用于齿轮齿廓曲线重构的B样条曲线拟合最优内部节点；4、采用de?Boor算法得到最佳齿形轮廓曲线C(x)；本专利技术可以解决齿形轮廓曲线拟合中多重节点问题，对于具有奇异性和/或尖角的齿形轮廓曲线，也能产生非常准确的结果。【专利说明】
本专利技术，属于数据拟合
，尤其涉及对齿轮齿廓曲线的拟合。
技术介绍
在实际生产实践中，齿轮轮廓曲线的获得是通过实验或测量的方法。这些通过实验或测量得到的数据，常以坐标点的形式给出，而不给出方程。因此常常需要从一组试验观测数据之中找到自变量与因变量之间的函数关系，这种函数关系的产生通常采用数据拟合的办法。目前倾向于采用B样条函数对齿轮轮廓数据点进行拟合。在B样条函数进行齿轮轮廓拟合中，如果矢量节点被视为自由变量的情况下，拟合的精度可以显著提高。然而，在这种情况下，逼近问题转化成一个连续多峰多变量非线性优化问题。有采用实数编码的遗传算法解决这一问题。然而，该方法并不能解决真正的多重节点问题，对于具有不连续性和尖点数据的齿轮轮廓曲线不能得到期望的拟合曲线。
技术实现思路
本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供，利用万有引力搜索算法求得节点矢量使得拟合在贝叶斯信息准则意义下最优，即使对于具有奇异性和/或尖角的齿轮轮廓曲线，该方法也能产生非常准确的结果，此外，多重结节问题也得到了真正的解决。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下。，包括以下步骤:第一步、采用INFINITE的PC-DMS系统的接触测量方法按照测量规划路线进行逐点采集，取得被测路线的m个点坐标值；第二步、对测量所得的m个点坐标值进行坐标转换，将其转换到同一平面上，即将其投影到所设置的基准面上，得到变换后的数据，即m个样本坐标；第三步、基于第二步中变换后的数据，利用万有引力搜索算法获得用于齿轮齿廓曲线重构的B样条曲线拟合最优内部节点；算法编码方案采用实值编码方案，种群初始化采用随机数生成方法，同时利用第二步中得到数据的最小值和最大值过滤不合格的初始个体，所述个体为内部节点形成的向量；具体方法如下:通过求方程(NtN)D=NtR得到最小二乘拟合B样条曲线的控制顶点；式中:Ar= Λ MMR= M D= M^【权利要求】1.，其特征在于包括以下步骤: 第一步、采用INFINITE的PC-DMS系统的接触测量方法按照测量规划路线进行逐点采集，取得被测路线的m个点坐标值； 第二步、对测量所得的m个点坐标值进行坐标转换，将其转换到同一平面上，即将其投影到所设置的基准面上，得到变换后的数据，即m个样本坐标； 第三步、基于第二步中变换后的数据，利用万有引力搜索算法获得用于齿轮齿廓曲线重构的B样条曲线拟合最优内部节点；算法编码方案采用实值编码方案，种群初始化采用随机数生成方法，同时利用第二步中得到数据的最小值和最大值过滤不合格的初始个体，所述个体为内部节点形成的向量； 具体方法如下: 通过求方程(NtN)D=NtR得到最小二乘拟合B样条曲线的控制顶点； 式中: 2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述第二步中对测量所得m个点坐标值进行坐标转换的具体方法为:100" 将每个坐标值均乘以投影矩阵C=丨QQQ完成g景少变换； 经过投影变换后再进行平移变换，在测量过程中获得一组齿轮中心坐标初始值，经过计算求出平均值即为齿轮的中心坐标，在此基础上以此中心坐标为坐标原点将投影变换后 _ IO 0_的数据再进行平移转换，即乘以平移矩阵F2= OI O得到变换后的数据， -174.067 450.018 I即m个样本坐标。3.根据权利要求2所述的，其特征在于:所述在测量过程中获得一组齿轮中心坐标的方法为:用INFINITE关节臂式测量机通过测量齿根圆或齿根圆上三点，获得一组齿轮中心坐标初始值，经过计算求出平均值即为齿轮的中心坐标。【文档编号】G06F17/50GK103488825SQ201310409757【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日 【专利技术者】韩晓红, 兰媛, 权龙申请人:太原理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于齿轮齿廓曲线重构的数据拟合方法，其特征在于包括以下步骤：第一步、采用INFINITE的PC?DIMS系统的接触测量方法按照测量规划路线进行逐点采集，取得被测路线的m个点坐标值；第二步、对测量所得的m个点坐标值进行坐标转换，将其转换到同一平面上，即将其投影到所设置的基准面上，得到变换后的数据，即m个样本坐标；第三步、基于第二步中变换后的数据，利用万有引力搜索算法获得用于齿轮齿廓曲线重构的B样条曲线拟合最优内部节点；算法编码方案采用实值编码方案，种群初始化采用随机数生成方法，同时利用第二步中得到数据的最小值和最大值过滤不合格的初始个体，所述个体为内部节点形成的向量；具体方法如下：通过求方程(NTN)D=NTR得到最小二乘拟合B样条曲线的控制顶点；式中：N=N1,p(u1)ΛNn-2,p(u1)ΛMMN1,p(um-2)ΛNn-2,p(um-2),R=r1Mrm-2,D=b1Mbn-2,其中ri=qi?q0N0,p(ui)?qm?1Nn?1,p(ui)；qi表示采集处理后的m个数据点，即第二步中所述的m个样本坐标；bj是B样条曲线的控制顶点；采用de?Boor算法计算B样条曲线即拟合曲线根据公式计算拟合曲线和采集数据qi之间的误差；计算基于贝叶斯信息准则的适应度函数值，计算公式如下：fit(x)=m?ln(Q)+(ln(m))(2n?p+1)，其中m为采集的样本坐标个数，p为B样条基函数的阶数，n为控制点个数；计算每个个体的质量，按如下公式：Mi(t)=mi(t)Σj=1kmj(t),其中，mi(t)=fiti(t)-worst(t)best(t)-worst(t),best(t)=minj∈{1,...,k}fitj(t),worst(t)=maxj∈{1,...,k}fitj(t);计算每个个体作用力，按如下公式：Fdi(t)=Σj=1,j≠iprandjFijd(t),其中，Fijd(t)=G(t)Mi(t)×Mj(t)Rij(t)(ujd(t)-uid(t)),G(t)=G0e-αtT,G0是初始万有引力常数，α是用户指定的常数，t是当前的迭代，T是总的迭代次数，Rij(t)表示在t时刻个体i和个体j之间的欧氏距离；按公式计算个体加速度；按照计算每个个体的速度；按照更新个体的位置；当迭代次数超过200时，则结束迭代过程，获取种群中的最优个体即最优内部节点；第四步、利用求出的最优内部节点形成最优节点矢量，并利用最小二乘技术计算控制顶点，利用最优节点矢量和控制顶点采用de?Boor算法计算B样条曲线得到最佳齿形轮廓曲线C(x)。FDA00003799992500012.jpg,FDA00003799992500013.jpg,FDA00003799992500023.jpg,FDA00003799992500024.jpg,FDA00003799992500025.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩晓红，兰媛，权龙，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：