[發明專利]一種高速滑動電接觸運動副表面損傷分類方法

有效

• 申請號: 201910053812.5
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109801278B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張玉燕;馬學韜;溫銀堂;王振春;王文魁
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/62;G06V10/764
• 代理公司: 北京君泊知識產權代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠

本發明公開了一種高速滑動電接觸運動副表面損傷分類方法，在能夠提取出高速滑動電接觸構件表面損傷區域的基礎上，通過損傷形狀參數、歐拉數等相關損傷參數的定量計算，設計了清晰合理的分類方法；能夠區分出表面損傷是單一損傷還是多重損傷，在單一損傷中是單點損傷還是滑條損傷，在多重損傷中是群點損傷還是擦傷；為運動副表面損傷真實形貌的了解提供重要依據，同時歐拉數在工件表面微小損傷分類中的應用也十分獨特。

技術領域

本發明涉及損傷識別，無損檢測技術領域，特別是一種高速滑動電接觸運動副表面損傷分類方法。

背景技術

在經濟全球化以及現代化工業生產發展迅猛的時代，大載流高速滑動電接觸構件在電氣工程領域、國防科研領域中發揮著重要作用，是弓網系統、電磁發射系統、電動機車供電和運載火箭整流裝置中的重要部件。由于電接觸構件表面摩擦副之間的機械特性和電氣特性，使其表面受電載荷、高速以及高溫等影響而產生損傷，降低電接觸性能及系統的工作效率。高速滑動電接觸過程引起導軌表面產生微損傷，其損傷種類主要有兩種：因滑動過程中的撞擊、燒損或熔化等原因形成的凹坑以及由磨損形成的劃痕。根據形成的機理不同，凹坑可分為：刨蝕坑和燒蝕坑；而根據宏觀形貌不同，劃痕可分為：凹劃痕和凸劃痕。雖然利用損傷寬度、深差矩形比及損失質量等參數，能夠分出工件損傷凹坑或劃痕的具體類別，但是工件損傷的具體外貌特征還是不太明確，不利于維修人員準確的了解工件表面的健康狀況。

高速滑動電接觸運動副表面損傷情況的分類越明確，越有利于維修人員對構件表面的損傷有清晰的認識，對于制定有效的維護措施同時避免不必要的財產損失和人員傷亡具有重要意義。對于高速滑動電接觸運動副表面損傷的形成機理以及表面損傷提取等方面，許多國內外著名學者都做了深入研究，但是對于工件表面微小損傷情況的細化分析以及具體分類的研究則罕見報道。

發明內容

本發明的目的是要解決現有技術中存在的不足，提供一種高速滑動電接觸運動副表面損傷分類方法。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種高速滑動電接觸運動副表面損傷分類方法，包括以下步驟：

步驟一、將被測高速滑動電接觸運動副置于二維激光掃描儀下，通過高低螺筒，調節構件距離二維激光掃描儀的距離，得到被測高速滑動電接觸運動副表面的三維點云數據；

步驟二、提取三維點云數據中的損傷區域；

步驟三、計算損傷區域的體積和質量：把損傷區域剖分成一個個不規則的小三棱柱體的體積微元，尋找每一個不規則三棱柱體微元的最低點，以最低點的Z軸坐標值所在平面為分界平面，把每一個不規則三棱柱體形狀的體積微元分成一個規則的三棱柱微元和一個不規則的棱錐微元，分別利用體積公式計算，最后疊加，得到損傷區域的損傷體積，進而得到損傷質量；

步驟四、計算損傷區域的面積：定義損傷區域的面積為三角剖分后每個微元在基準平面上投影的小三角形微元面積之和，損傷面積計算公式為：

S為損傷面積；

步驟五、計算損傷區域的周長：利用在損傷區域的邊界線上相鄰兩條掃描線上的兩點，計算得出兩點間的距離；然后依次計算出相鄰掃描線上邊界點之間的距離，最后再相加，即得損傷區域的周長；

步驟六、計算損傷區域的形狀參數：首先定義標準圓的形狀參數為1，用形狀參數的大小來表示偏離標準圓的程度，符號標記為A，根據標準圓周長公式和面積公式計算出圓的半徑，分別標記為r₁和r₂：根據圓的面積公式s＝πr₁²得出：

根據圓的周長公式l＝2πr₂得出：