零件特征的数据处理与参数提取方法与流程

本发明涉及零件测量技术，尤其涉及一种零件特征的数据处理与参数提取方法。

背景技术：

现有零件特征的测量多采用传统测量工具，如塞规、深度尺、游标卡尺等，通过对零件实物或是投影方式测量。而对于一些难以直接测量的关键尺寸还有些是通过破坏性地零件截断方式测得。也有一些基于已有的商用逆向工程软件对于3D扫描数据进行直接分析，然而商用逆向工程软件价格昂贵，需要专业的数据处理技能与经验，再者这种商用逆向工程软件的应用往往难以满足自动化专业化的测量需求。

这些现有采用传统测量工具对零件实物或是投影方式的测量，或是通过零件截断方式的破坏性测量方式，具有破坏性经济损失，往往只能进行抽样检测，而且只能体现一批零件中的预测测量结果，不能准确代表个体属性，更加难以满足当前自动化专业化的测量需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种零件特征的数据处理与参数提取方法，以自动化智能化地对零件特征进行智能化数据处理与参数提取，为零件后续的检测、快速成型、特征识别、参数化设计、智能化设计及零件的制造与加工服务。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，

零件特征的数据处理与参数提取方法，包括以下步骤：

(1)基于所测零件特征的3D形貌，对其进行数据去噪、光顺、排序、分割处理；

(2)将步骤(1)所得到的零件特征2D投影数据分割成三部分，首先将中间部分T1T2拟合为一整段圆弧，其次求出圆弧上的P点，P点为拟合圆弧与两边直线延长线两角平分线PO的交点，然后通过判断T1T2段点云中各个点与P点的最近距离来判断T1T2段点云究竟是由一段圆弧还是有一段直线加两端的过渡圆弧构成，对于第二种情况，通过拟合与综合判断方法找到直线与圆弧的分界点，从而求得所需要的具体参数。

步骤(1)中，数据分割是首先提取出两边的特征，并分别对两边特征进行平面拟合，再对所拟合的平面进行求交线计算；

零件特征的各个面上应具有2D面数据测量结果，如果是获取截面数据，则至少保证两个截面数据形成2D数据点云。

本发明的优点在于，该方法利用加工特征的加工路径特点，基于测量3D形貌数据找到加工路径方向，并沿加工路径方向进行投影，将3D形貌数据转换为2D数据，通过对2D数据的光顺、去噪、排序、分割、拟合、特征判断等步骤实现零件特征3D形貌数据的有效数据处理与参数提取。能够有效对零件特征进行数据处理与参数提取，为零件进一步的检测、修补、数控加工及其他相关应用服务。此方法能够作为一种示范工程，应用到类似领域。

附图说明

图1是零件特征的某方向截面轮廓；

图2是零件特征3D形貌数据的分割与投影处理；

图3是投影数据的参数提取示例之一；

图4是投影数据的参数提取示例之二；

图5是分割结果实例；

图6是分割特征点的还原结果实例。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例：

1、测量数据要求：所测得的零件特征应具有3D形貌。即，零件特征的各个面上应具有2D面数据测量结果。如果是获取截面数据，则至少保证两个截面数据形成2D数据点云。为了更准确地进行数据处理与后续的参数提取，最好有3个或更多的截面数据作为已知条件，而对于这些截面数据只要不重合即可，不要求保证截面数据平行。图1所示为零件特征的某方向截面轮廓的一些示例，然而本发明的研究对象并不局限于这些特征轮廓形状。图2所示实例数据是一组平行截面数据只是因为当时方便测量而获取的数据。

2、基于所测零件特征的3D形貌，对其进行数据去噪、光顺、排序、分割等数据处理。数据分割主要目的是首先提取出两边的特征，并分别对两边特征进行平面拟合，再对所拟合的平面进行求交线计算。如图2所示，图中的A、B、C、D分别是两边拟合平面所求取的交线沿着当前z方向的投影，交线投影为一个点。由于零件同一特征往往是一次性加工而成的。这些特征取决于刀具形状与走刀路径，所加工的最终零件特征形成沿走刀路径方向的指纹面，所有当走刀路径投影为一点时，整个零件加工特征截面重合为二维曲线。

3、首先将II所得到的零件特征2D投影数据大体分割成三部分，对于中间部分需要判断究竟是通过一段圆弧连接(如图3)还是通过两段圆弧和中间的一段直线进行连接(如图4)。具体的判断方法是：首先将中间部分T1T2拟合为一整段圆弧，其次求出圆弧上的P点，P点为拟合圆弧与两边直线延长线两角平分线PO的交点。然后通过判断T1T2段点云中各个点与P点的最近距离来判断T1T2段点云究竟是由一段圆弧还是有一段直线加两端的过渡圆弧构成。对于第二种情况，通过拟合与综合判断方法找到直线与圆弧的分界点。从而求得所需要的具体参数。图5为两个分割结果实例，图6为分割特征点还原到原始3D形貌数据上的结果实例。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。