[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
地址：	200240 ***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于清晰測量銑削表面分割方法系統
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【說明書】：

本發明提供了一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法及系統，包括：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；對灰度圖像進行表面濾波處理，提取周期度最高的子表面；對子表面通過局部自適應閾值算法將子表面二值化；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；采用分水嶺算法對修復好的二值刀紋圖像進行分割；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。本發明將面銑削表面按照刀具路徑進行分割，分割得到的區域是進行表面形貌精細定量化研究的基礎，也是傳統分水嶺算法在具有周期性刀紋表面分割的一種拓展。

技術領域

本發明涉及面銑削表面形貌測量和圖像處理技術領域，具體地，涉及一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法及系統。

背景技術

表面紋理和零件表面加工過程與表面功能有著密切聯系。不同尺度的表面紋理產生機制不同，對零件的功能影響也不一樣。其中，面銑削表面宏觀紋理主要由周期性刀紋組成，屬于表面紋理中間尺度，它對零件表面的密封性能有重要影響。精細研究表面刀紋有助于厘清加工參數和中間尺度表面紋理之間的關系，改進加工工藝以提高零件表面密封性能。

面銑削表面按刀紋分割廣義上屬于表面濾波的范疇。已有的表面濾波標準主要分為兩類：基于中線的評定方法和形態學濾波。其中表面分割屬于形態學濾波的分支。經典的表面分割方法是分水嶺算法，它主要應用于具有離散粒子特征的表面，如砂輪表面。對于具有周期性刀紋的表面，如銑削表面，其分割常常失效。

面銑削表面形貌按刀紋分割需要高清晰大視場測量技術支撐。專利文獻WO2008070746A2名稱為“SYSTEM AND METHOD FOR SHIFTING PHASE IN A MULTI-WAVELENGTH INTERFEROMETRIC IMAGING SYSTEM”，提出的三維高分辨率表面形貌測量技術能夠對零件表面形貌進行整體檢測，能夠生成反映零件整體表面形貌的三維高密度點云數據，該數據為X、Y、Z三維坐標格式，以及彩色編碼的三維表面形貌圖像。專利文獻申請號201210046615.9名稱為“零件表面形貌三維高密度點云數據轉化為灰度圖像的方法”，提出了把測量點云轉化為灰度圖像的方法。以上兩個專利為本專利提供了技術基礎。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法及系統。

根據本發明提供的一種基于高清晰測量的面銑削表面刀紋分割方法，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；

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。

優選地，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。

優選地，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。

優選地，所述步驟M3中局部自適應閾值公式包括：