[發明專利]基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法及系統

有效

• 申請號: 202010047664.9
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111168136B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 殷亞祥;杜世昌;王坤;奚立峰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23C9/00
• 分類號: B23C9/00;G06T7/40
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法，其特征在于，包括：

步驟M1：通過測量得到面銑削表面點云數據，對點云數據進行處理，生成能夠反映面銑削表面形貌的灰度圖像；

步驟M2：對灰度圖像進行表面濾波處理，提取周期度最高的子表面；

步驟M3：對子表面進行閾值處理，通過局部自適應閾值算法將子表面二值化；

步驟M4：將二值化子表面進行刀紋連接算法處理，通過尋找刀紋斷裂處邊界點構建凸殼并修復刀紋；

步驟M5：采用分水嶺算法對修復好的二值刀紋圖像進行分割；達到面銑削表面形貌按刀具路徑精確分割的目標；

所述周期度是子表面的自協方差函數的次高峰與最高峰高度值之比；

所述步驟M2中表面濾波處理包括：采用雙正交小波、剪切波、高斯濾波和/或樣條濾波進行表面濾波處理；

所述步驟M3中局部自適應閾值公式包括：

T_xy＝aσ_xy+bm_xy (1)

其中，其中σ_xy代表鄰域像素值標準差，m_xy代表鄰域像素值均值，鄰域大小為預設值的窗口，下標xy表示中心像素點的橫縱坐標值，a，b分別表示標準差和均值的系數；

所述步驟M4包括：根據刀紋區域間最小距離判斷斷裂刀紋和連續刀紋，對于斷裂刀紋，采用尋找斷口邊界點構建凸殼的方式修復；刀紋區域間最小距離是一個矩陣M，第i行第j列矩陣元素M(i,j)表示刀紋區域i和刀紋區域j之間的最小距離；該矩陣每一列的最小值抽取出來構成一個向量V，以該向量的最大值的一半作為閾值，記作DT；如果向量V的第i個元素V(i)大于DT，則刀紋區域i屬于連續刀紋，否則屬于斷裂刀紋；

對每個子表面，計算自協方差函數，再根據周期度定義，計算每個子表面周期度。

2.根據權利要求1所述的一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法，其特征在于，所述步驟M1包括：通過三維高分辨率表面形貌測量技術測量面銑削零件表面得到三維高密度點云數據，然后利用MATLAB將三維高密度點云數據轉化為灰度圖像。

3.一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割系統，其特征在于，包括：

模塊M1：通過測量得到面銑削表面點云數據，對點云數據進行處理，生成能夠反映面銑削表面形貌的灰度圖像；

模塊M2：對灰度圖像進行表面濾波處理，提取周期度最高的子表面；

模塊M3：對子表面進行閾值處理，通過局部自適應閾值算法將子表面二值化；

模塊M4：將二值化子表面進行刀紋連接算法處理，通過尋找刀紋斷裂處邊界點構建凸殼并修復刀紋；

模塊M5：采用分水嶺算法對修復好的二值刀紋圖像進行分割；達到面銑削表面形貌按刀具路徑精確分割的目標；

所述周期度是子表面的自協方差函數的次高峰與最高峰高度值之比；

所述模塊M2中表面濾波處理包括：采用雙正交小波、剪切波、高斯濾波和/或樣條濾波進行表面濾波處理；

所述模塊M3中局部自適應閾值公式包括：

T_xy＝aσ_xy+bm_xy (1)

其中，其中σ_xy代表鄰域像素值標準差，m_xy代表鄰域像素值均值，鄰域大小為預設值的窗口，下標xy表示中心像素點的橫縱坐標值，a，b分別表示標準差和均值的系數；

所述模塊M4包括：根據刀紋區域間最小距離判斷斷裂刀紋和連續刀紋，對于斷裂刀紋，采用尋找斷口邊界點構建凸殼的方式修復；刀紋區域間最小距離是一個矩陣M，第i行第j列矩陣元素M(i,j)表示刀紋區域i和刀紋區域j之間的最小距離；該矩陣每一列的最小值抽取出來構成一個向量V，以該向量的最大值的一半作為閾值，記作DT；如果向量V的第i個元素V(i)大于DT，則刀紋區域i屬于連續刀紋，否則屬于斷裂刀紋；

對每個子表面，計算自協方差函數，再根據周期度定義，計算每個子表面周期度。

4.根據權利要求3所述的一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割系統，其特征在于，所述模塊M1包括：通過三維高分辨率表面形貌測量技術測量面銑削零件表面得到三維高密度點云數據，然后利用MATLAB將三維高密度點云數據轉化為灰度圖像。