一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103606156103606156A(43)申请公布日2014.02.26(21)申请号201310626744.X(22)申请日2013.11.29(71)申请人长春理工大学地址130033吉林省长春市卫星路7089号(72)发明人苏成志王言敬窦艳红孙炜强代悄王世华白宇(74)专利代理机构长春菁华专利商标代理事务所22210代理人陶尊新(51)Int.Cl.G06T7/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法(57)摘要一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法，涉及数据处理领域，本发明为解决现有采用ICP配准算法对实测齿轮序列与虚拟齿轮序列的对应点进行配准，存在由于对应点采样间隔不同而导致离散序列配准误差较大的问题，包括：步骤一、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列数量配准；步骤二、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列初相位配准；步骤三、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列对应点配准；本发明以实测齿轮序列为基准，重新生成一组与实测齿轮序列对应点采样间隔相同的虚拟齿轮序列，进而提高了齿轮一维非均匀点云数据配准的精度。本发明可实现一维非均匀齿轮形貌点云精确配准，配准精度高，计算简单、方法可靠。CN103606156ACN10365ACN103606156A权利要求书1/2页1.一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法，包括设定实测一维非均匀齿轮形貌点云的数据存储格式为{k,x(k)}，k为实测齿轮序列采样位置，所述k＝nΔt(n)，Δt(n)表示采样间隔，n为采样数目，Δt(n)是关于n的函数，n＝1,2,3,…N，N为实测齿轮序列总的采样数目，以采样数目n为自变量，获得实测齿轮序列x(n)的过程；其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列数量配准；将齿轮形貌分为四段，以齿轮左齿形的起始点作为生成齿轮虚拟序列的初始点，根据齿轮设计参数生成齿轮方程，用公式一表示为：公式一、式中：Q1(t)表示齿轮左齿形方程，Q2(t)表示齿轮齿顶方程，Q3(t)表示齿轮右齿形方程，Q4(t)表示齿轮齿根方程，t1表示齿轮左齿形起始点，t2表示齿轮左齿形和齿轮齿顶的分界点，t3表示齿轮右齿形起始点，t4表示齿轮右齿形与齿轮齿根的分界点，t5表示齿轮齿根终止点；按照实测齿轮序列采样位置k对t离散化，设定采样间隔Δt(n)＝Δt为均匀的，按计算，kmax为采样位置k的最大值，令t＝nΔt，获得虚拟齿轮序列方程，所述虚拟齿轮序列方程q(n)用公式二表示为：公式二、根据虚拟齿轮序列方程q(n)生成虚拟齿轮序列y(n)；步骤二、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列初相位配准；根将实测齿轮序列x(n)和虚拟齿轮序列y(n)代入公式三，获得实测齿轮序列和虚拟齿轮序列的互相关函数Rxy(r)，所述r为空移序数；公式三、式中：m为最大空移序数，设定当Rxy(r)取最大值时，对应的空移序数为n0，所述n0即为实测齿轮序列与虚拟齿轮序列之间的相位差对应的空移序数；步骤三、实测齿轮序列与虚拟齿轮序列对应点配准；对公式一进行相移k0，所述k0为实测齿轮序列与虚拟齿轮序列对应的相位差，按照实测齿轮序列采样位置k，重新生成的虚拟齿轮序列，生成方程q′(k)，用公式四表示为：2CN103606156A权利要求书2/2页公式四、根据公式四得到虚拟齿轮序列的幅值q′(k)，以采样数目n为自变量，得到虚拟齿轮序列y′(n)，所述虚拟齿轮序列y′(n)与实测齿轮序列x(n)对应点精确配准。3CN103606156A说明书1/4页一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法技术领域[0001]本发明涉及一种齿轮形貌逆向工程中，一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法，能够实现齿轮一维非均匀形貌点云的精确配准，属于数据处理领域。背景技术[0002]齿轮偏差分析对于齿轮的加工制造和提高传动系统性能具有重要的意义，传统的接触式齿轮偏差测量法，测量速度慢，数据采样率低。通过激光扫描齿轮获得实测齿轮序列，计算实测齿轮序列和虚拟齿轮序列差值得到齿轮偏差，避免了上述问题。这里，实测齿轮序列指激光连续扫描齿轮获得的齿轮形貌一维点云数据，虚拟齿轮序列指根据齿轮设计参数生成的齿轮形貌一维点云数据。[0003]若想通过计算实测齿轮序列和虚拟齿轮序列差值得到齿轮偏差，必须要实现实测齿轮序列和虚拟齿轮序列对应点的精确配准。论文《点云数据配准及曲面细分技术研究》提出了一种采用ICP配准算法对两组点云数据配准的方法。该法首先运用几何哈希的方法对两组点云数据初始配准，将初始配准后的结果作为新的初始位置；再利用ICP算法进行精细配准，精细配准过程为对第一片点云中的每个点，