[发明专利]一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法

说明书

技术领域

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

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。

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，在第二片点云中搜索距离最近的点作为对应点，求出配准所有对应点对的最优三维变换，并将其作用到第一片点云上，算法通常设定某收敛准则，迭代地进行该操作直到满足这一收敛准则。采用ICP配准算法可以有效解决激光扫描起始位置不确定性造成的实测齿轮序列和虚拟齿轮序列之间的相位差具有随机性这一问题。但由于激光扫描齿轮时，其扫描位置误差具有随机性，造成了实测齿轮序列为一维非均匀离散序列。而虚拟齿轮序列为一维均匀离散序列，二者采样数量相同，对应点采样间隔不同，ICP配准算法适用于对应点采样间隔相同的离散序列配准，对于对应点采样间隔不同的离散序列配准误差较大。

发明内容

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，提供一种一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法。

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，其中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表示实测齿轮序列总的采样数目，以采样数目n为自变量，得到实测齿轮序列x(n)；该方法可分为以下步骤：

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描述，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如下：