[發(fā)明專利]一種基于擴(kuò)展離散模態(tài)分解的三維表面形貌特征提取方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210364447.1
• 申請(qǐng)日: 2022-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN114663676A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵益平;徐峰聰;陳俊;魯建廈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V10/44
• 分類號(hào): G06V10/44
• 代理公司: 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33246
• 代理人: 冷紅梅

本發(fā)明涉及一種基于擴(kuò)展離散模態(tài)分解的三維表面形貌特征提取方法，獲取零件表面形貌的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，預(yù)處理后生成表面模型，并設(shè)置力學(xué)參數(shù)；將表面模型投影至不同的模態(tài)基，生成多個(gè)離散模態(tài)，分別計(jì)算各個(gè)離散模態(tài)的波長(zhǎng)；根據(jù)國(guó)標(biāo)設(shè)置截止波長(zhǎng)，將各個(gè)波長(zhǎng)范圍劃分至表面形貌特征中的一種，對(duì)相同組的離散模態(tài)合并得到零件的表面形貌特征。本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了三維工程表面形貌特征的提取，并克服了傳統(tǒng)表面濾波方法中由于末端數(shù)值的缺失，表面邊界和孔洞處發(fā)生卷積畸變，造成數(shù)值失真的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于表面形貌分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于擴(kuò)展離散模態(tài)分解的三維表面形貌特征提取方法。

背景技術(shù)

零件表面形貌是評(píng)價(jià)零件加工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，其對(duì)零件的制造成本和服役性能有重要影響。同時(shí)，在零件加工過程中有很多因素如加工尺寸誤差、系統(tǒng)振動(dòng)、刀具磨損、零件與零件表層金屬塑性變形等均影響表面形貌生成。零件表面形貌存在多尺度性，不同尺度的表面形貌特征由不同頻率的表面成分構(gòu)成，根據(jù)頻率大小可將其分為低頻成分特征——形狀誤差、中頻成分特征——波紋度和高頻成分特征——粗糙度。這些表面成分特征由不同的原因造成，對(duì)零件的性能如耐磨性、耐腐蝕性和密封性等有著不同的影響。

工程表面濾波是提取零件三維表面形貌特征的關(guān)鍵技術(shù)。目前高斯濾波器被視為標(biāo)準(zhǔn)的濾波技術(shù)，但高斯濾波器在表面邊界和孔洞處易發(fā)生卷積畸變，產(chǎn)生邊界效應(yīng)問題，故出現(xiàn)了許多諸如區(qū)域高斯濾波、樣條濾波、小波濾波和形態(tài)學(xué)濾波等濾波方法來減少末端效應(yīng)。

近年來，出現(xiàn)了一種基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問題的濾波方法，通過求解結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程，將測(cè)量的零件表面投影到特定的模態(tài)基中實(shí)現(xiàn)零件表面信號(hào)的特征提取，提出了離散模態(tài)分解（DMD）濾波方法。與傳統(tǒng)濾波方法對(duì)比，它將三維表面形貌分為一系列的離散分量，具有更精細(xì)的分解尺度，得到了更準(zhǔn)確的各尺度表面成分，有效得解決了在表面邊界和孔洞處的濾波畸變問題，克服了末端效應(yīng)，但原始離散模態(tài)分解方法的各階離散模態(tài)物理意義和各表面形貌特征尚不明確。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的之一是至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題之一或多個(gè)，換言之，本發(fā)明的目的之一是提供滿足前述需求之一或多個(gè)的一種基于擴(kuò)展離散模態(tài)分解的三維表面形貌特征提取方法。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于擴(kuò)展離散模態(tài)分解的三維表面形貌特征提取方法，方法包括步驟：

S1、獲取零件表面形貌的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S2、對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

S3、使用點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成表面模型；

S4、為表面模型設(shè)置力學(xué)參數(shù)；

S5、將表面模型投影至若干個(gè)不同的模態(tài)基，生成表面模型的若干階離散模態(tài)；

S6、分別計(jì)算若干階離散模態(tài)的離散模態(tài)波長(zhǎng)；

S7、根據(jù)表面形貌特征參數(shù)分別設(shè)置若干個(gè)截止波長(zhǎng)，截止波長(zhǎng)將給定范圍的離散模態(tài)波長(zhǎng)分別劃分至表面形貌特征中的一種，根據(jù)截止波長(zhǎng)將若干階離散模態(tài)分類為若干組分別代表一種表面形貌特征的模態(tài)組；

S8、分別對(duì)處于相同模態(tài)組的離散模態(tài)進(jìn)行合并，得到零件的若干種表面形貌特征。

作為優(yōu)選方案，步驟S5之后還包括步驟S51、設(shè)定N階限制，丟棄N階以后的離散模態(tài)。

作為優(yōu)選方案，表面形貌特征具體包括：形狀誤差、波紋度和粗糙度。