本发明专利技术公开了一种基于多尺度网格顶点平均坡度的零件外形差异检测方法，主要解决现有技术中仅能检测简单几何形状特征、检测尺度单一的问题。其实现步骤包括：（1）确定对照组Cg和研究组Sg样本配准各个零件，扫描得到三维图像；（2）用三角剖分法获取每个零件的三角网格；（3）计算对照组Cg和研究组Sg内每个样本的k尺度网格中各个顶点上的顶点平均坡度Qp；（4）对顶点的平均坡度Qp进行双样本T-检验，通过两次筛选得到形状差异顶点集合J；（5）针对集合J内顶点，计算描述形状差异的大小、位置和可靠度的向量。本发明专利技术具有尺度完善、精确可靠和抗噪能力强的优点，适用于两组具有不同属性的零件样本的组间外形缺陷筛查或甄别。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机图形测量
，涉及不合格零件的形状差异检测，具体的说是一种基于多尺度网格顶点平均坡度的零件外形组间差异检测方法，可以用于两组具有不同属性的零件样本的组间外形缺陷筛查或甄别等场合。
技术介绍
随着科技的不断发展和社会需求的提高，实际生产生活中对机械加工等行业的物体零件的精度要求越来越高，同时除了对简单的几何尺寸的高精度要求外，对形状的准确性要求也日益迫切。这就要求在生产过程中，除了检测零件的常规几何尺寸，还需要对零件的形状进行差异检测，从而对加工质量或者加工工艺的水平做出衡量和判断。但是当物体形状比较复杂或者不规则时，无法简单地用几何参量，比如长、宽、高来描述，复杂物体的形状差异也无法用简单的几何测量来表征和描述。现有的三维零件形状检测方法，主要包括两大类(I)接触式测量，典型代表是坐标测量机(CMM)，这种测量方法存在很多的限制扫描速度受到机械运动的限制，测量速度慢，且测量前需要规划测量路径；对软质材料测量效果不好，对测头不能触及的表面无法测量，如内孔，对一些边缘、尖角等几何特征的区域亦无法测量，对环境要求很高。难以满足当今高效率、高精度，大型面形的检测需要。(2)非接触式测量典型代表是光学测量法，光学测量法根据获取三维信息的基本方法可分为两大类被动式与主动式两大类。被动式是在自然光条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息；主动式是利用特殊受控光源照射被测物，根据主动光源的已知结构信息获取景物的三维信息。 非接触式测量法精度低，其可靠性和抵抗随机噪声的能力也需要提高。此外，在采用包括上述方法进行三维零件检测的过程中，往往无法预先知晓形状差异的大小或尺度，因而常常无法选择恰当尺度的检测方法。目前通常依据主观经验或者依测量工具的精度来确定尺度，无法全面准确地刻画形状差异，不具备多尺度特性，可能存在遗漏某个尺度上的差异。综上所述，已有的方法无法检测复杂的不规则三维零件的形状差异，大多尺度单一，无法定量、定位和定尺度地描述出复杂的不规则形状差异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种，以克服常见网格形状差异检测方法的仅能检测特定简单特征的局限性和检测局限于单一尺度的缺点，实现对两组不规则或复杂外形的零件样本形状差异进行定量、定位和定尺度地精确检测。为实现上述目的，本专利技术主要包括以下步骤Cg内所有样本相应顶点的X轴坐标平均值，Ty是对照组Cg内所有样本相应顶点的 y轴坐标平均值，Tz是对照组Cg内所有样本相应顶点的z轴坐标平均值，且权利要求1.一种，包括如下步骤 (1)将不同属性的零件分成两组，分别称为对照组Cg和研究组Sg，两组样本的数目相等或接近； (2)设定三维空间直角坐标系，并按照几何特征将所有的零件在同一坐标系内配准； (3)用三维摄像机扫描配准后的每一个零件，得到零件的三维图像； (4)采用三角形网格逐级剖分法，对初始级三角形网格Gtl进行L级剖分得到各级别Gj, I彡j彡L，j称为网格Gj的尺度，且为最精细网格，G0为最粗糙网格； (5)记第j级三角网格Gj中任意顶点为P，定义顶点P的I-环邻域内的顶点构成的集合为Ep，并用集合Ep内的所有顶点分别构造得到一个平面fp和近似圆Cp，分别计算顶点P到该平面fp的距离dp和近似圆Cp的半径Rp ； (6)依据距离dp和半径Rp，计算顶点P的顶点平均坡度Qp值2.根据权利要求I所述的方法，其中所述步骤(5)中用集合Ep内的所有顶点构造得到一个平面fp，按如下步骤进行(5a)设平面fp的方程为zzaijX+aiy+ag,其中a。, au a2为平面待定系数，a。为χ的待定系数，％为y的待定系数，a2为常数项的待定系数，χ, y为自变量，z为因变量； (5b)为确定平面待定系数a(l，ai，a2，构造集合Ep内的所有顶点到平面fp的偏移平方和函数S :3.根据权利要求I所述的方法，其中所述步骤(5)中用集合Ep内的所有顶点拟合得到近似圆Cp，按如下步骤进行 (5f)设球面Sp的方程为X2+y2+Z2-Ax-By-CZ+D=0，其中A，B, C，D为球面待定系数，A为X的待定系数，B为Y的待定系数，C为Z的待定系数，D为常数项的待定系数，X，y为自变量，z为因变量； (5g)为确定球面待定系数A，B, C，D，构造集合Ep内的所有顶点到球面Sp的偏移平方和函数V 4.根据权利要求I所述的方法，其中步骤(7)所述的初步筛选出各尺度上的差异顶点集合Jtl，通过如下公式进行J0 = {匕+,，…J,/,...,。0} ，(L-H+1)彡 k 彡 L 6) 其中L为剖分的总级数，H为需要进行形状差异分析的级数，l^H^L,k为需要进行形状差异分析的网格的尺度，f是对照组Cg和研究组Sg两组样本之间在k尺度上具有显著差异的顶点构成的子集，C=·{小/^(Φ^Ω:)<α(，(L-H+l) ^k^L, 式中，s是k尺度网格Gk内任一顶点，Φ '是对照组Cg内所有样本网格上的顶点s在k尺度上的顶点平均坡度值，Ω〗是研究组Sg内所有样本网格上的顶点s在k尺度上的顶点平均坡度值，sig(·，·)表示对给定两向量进行双样本T-检验得到的显著性水平值，α为设定显著性水平阈值，0〈α < O. 05。5.根据权利要求I所述的方法，其中步骤(7)所述对差异顶点集合Jtl中的顶点进行二次筛选，按如下步骤进行 (7a)根据差异顶点集合Jtl内与顶点P相连通的顶点构成的区域和给定的阈值TN=t，t>l，对顶点P进行如下处理 若差异顶点集合Jtl内与顶点P相连通的顶点构成一个区域，并且该区域内包含的顶点的个数大于或等于给定阈值TN，则保留顶点P ； 若差异顶点集合Jtl内与顶点P相连通的顶点构成一个区域，但该区域内包含的顶点的个数小于给定阈值TN，则顶点P被删除； 若差异顶点集合Jtl内与顶点P相连通的顶点不构成一个区域，则顶点P被删除。全文摘要本专利技术公开了一种，主要解决现有技术中仅能检测简单几何形状特征、检测尺度单一的问题。其实现步骤包括(1)确定对照组Cg和研究组Sg样本配准各个零件，扫描得到三维图像；(2)用三角剖分法获取每个零件的三角网格；(3)计算对照组Cg和研究组Sg内每个样本的k尺度网格中各个顶点上的顶点平均坡度Qp；(4)对顶点的平均坡度Qp进行双样本T-检验，通过两次筛选得到形状差异顶点集合J；(5)针对集合J内顶点，计算描述形状差异的大小、位置和可靠度的向量。本专利技术具有尺度完善、精确可靠和抗噪能力强的优点，适用于两组具有不同属性的零件样本的组间外形缺陷筛查或甄别。文档编号G01B11/24GK102980529SQ20121049999公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日专利技术者闫允一, 郭宝龙, 姜帅, 朱娟娟, 刘汝翠 申请人:西安电子科技大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多尺度网格顶点平均坡度的零件外形差异检测方法，包括如下步骤：（1）将不同属性的零件分成两组，分别称为对照组Cg和研究组Sg，两组样本的数目相等或接近；（2）设定三维空间直角坐标系，并按照几何特征将所有的零件在同一坐标系内配准；（3）用三维摄像机扫描配准后的每一个零件，得到零件的三维图像；（4）采用三角形网格逐级剖分法，对初始级三角形网格G0进行L级剖分得到各级别Gj,1≤j≤L，j称为网格Gj的尺度，且GL为最精细网格，G0为最粗糙网格；（5）记第j级三角网格Gj中任意顶点为p，定义顶点p的1?环邻域内的顶点构成的集合为Ep，并用集合Ep内的所有顶点分别构造得到一个平面fp和近似圆Cp，分别计算顶点p到该平面fp的距离dp和近似圆Cp的半径Rp；（6）依据距离dp和半径Rp，计算顶点p的顶点平均坡度Qp值：Qp=dpRp;---1)（7）对各尺度网格上各顶点的顶点平均坡度Qp值进行双样本T?检验，初步筛选出各尺度上的差异顶点集合J0，再对差异顶点集合J0中的顶点进行二次筛选，得到差异顶点集合J；（8）针对差异顶点集合J内的每个顶点p，分别计算对照组Cg和研究组Sg两组样本中该顶点的顶点平均坡度Qp值的均值和标准差，构成表征形状差异的大小向量其中k是顶点p所在网格的尺度，是顶点p在对照组Cg中的顶点平均坡度Qp值的均值，是顶点p在对照组Cg中的顶点平均坡度Qp值的标 准差，是顶点p在对照组Sg中的顶点平均坡度Qp值的均值，是顶点p在对照组Sg中的顶点平均坡度Qp值的标准差；（9）针对差异顶点集合J内的每个顶点p，计算对照组Cg内所有样本相应顶点的坐标平均值，构成表征形状差异的位置向量：T=(k,Tx,Ty,Tz)，其中，k是顶点p所在网格的尺度，Tx是对照组Cg内所有样本相应顶点的x轴坐标平均值，Ty是对照组Cg内所有样本相应顶点的y轴坐标平均值，Tz是对照组Cg内所有样本相应顶点的z轴坐标平均值，且Tx=1CnΣm=1Cnpxm,Ty=1CnΣm=1Cnpym,Tz=1CnΣm=1Cnpzm,p∈J---2)式中是第m个零件的顶点p的x轴坐标，是第m个零件的顶点p的y轴坐标，是第m个零件的顶点p的z轴坐标，Cn为对照组Cg内所有零件样本的个数；（10）针对差异顶点集合J内的每个顶点p，计算该顶点的顶点平均坡度Qp的显著性水平值g和该顶点所在的尺度k，构成表征形状差异的可靠度向量F=(k,g)；（11）用大小向量U、位置向量T和可靠度向量F这三个向量共同刻画出对照组Cg和研究组Sg两组样本间的形状差异，即针对特定尺度上的某个顶点，用大小向量U刻画出该顶点上两组样本间零件形状差异的大小，用位置向量T描述该顶点上两组样本间零件形状差异所在的位置，用可靠度向量F描述在顶点平均坡度指标下形状存在显著性差异的可靠性。FDA00002486724600012.jpg,FDA00002486724600013.jpg,FDA00002486724600014.jpg,FDA00002486724600021.jpg,FDA00002486724600022.jpg,FDA00002486724600026.jpg,FDA00002486724600027.jpg,FDA00002486724600028.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：闫允一，郭宝龙，姜帅，朱娟娟，刘汝翠，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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