[发明专利]一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测方法

说明书

本发明适用于曲面零件检测技术领域，提供了一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测方法，包括以下步骤：A、对检测零件进行三维定点测量；B、基准线绘制；C、实时区域确认；D、得被测自由曲面样品的整体面型轮廓；E、对得到的曲面零件整体面型轮廓采用网格分割形式对待加工工件进行三维立体建模。借此，本发明能够有效实现精准测量，降低测量误差，提高测量精度。

技术领域

本发明涉及曲面零件检测技术领域，尤其涉及一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测方法。

背景技术

目前，对于较高精度的复杂曲面零件检测主要有两类方法：接触式测量法和非接触式测量法。接触式测量采用传统的三坐标测量机对零件进行逐点采样，测量精度较高，但该方法测量效率低，而且对被测零件的材质有特殊要求。随着计算机视觉及模式识别技术的不断发展，非接触式测量技术以其较高的测量速度和精度在复杂曲面零件检测领域得到越来越广泛的应用。

非接触式测量利用光学扫描仪获得不同角度的扫描点集，然后对这些点集进行拼合，得到完整的零件扫描点集，通过扫描点集与CAD模型点集匹配分析获得零件的误差信息。在标准的检测环节，一般主要考虑加工误差，却忽略了测量误差对检测结果的影响；事实上，但是如果匹配本身的误差并没有达到理想的数量级，则会得到错误的测量结果，尤其在高精度复杂曲面零件的匹配检测过程中更要使匹配误差降到最低。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测方法，其可以降低测量误差，提高测量精准度。

为了实现上述目的，本发明提供一种复杂曲面零件非接触式三维匹配检测方法，包括以下步骤：

A、对检测零件进行三维定点测量:

首先通过点位测量法对基准线位置进行测量，在测量过程中对待测曲面零件截面进行选取固定，然后在同一轴上逐次移动，进行基准线测量，测量完成后在垂直轴上移动规定距离后对另一截面进行逐次移动测量，形成基准线基本轮廓；

B、基准线绘制：

将步骤A中所形成的基准线基本轮廓通过绘图软件进行绘制，并设定相对应的点距，点距设置完成后，通过扫描仪器匀速对待测零件进行表面扫描，扫描过程中形成完整的光条实时区域；

C、实时区域确认：

定义序列光条图像{f′(x，y，t₀)，f′(x，y，t₁)，…，f′(x，y，t_n-1)}中第i张光条图像的光条位置状态为Xⁱ，相邻光条图像的光条位置关系通过以下公式推理表示Xⁱ⁺¹＝Xⁱ+dω/f，i＝0，1，2，…，n，其中为图像进行阈值分割处理后的光条通过区域在水平方向上的最小分量，为最大分量，d为扫描仪器到待测零件表面的平均测量距离，ω为扫描仪器的扫描角速度，f为扫描仪器的采集帧频；

D、被测曲面零件进行X向和Y向扫描检测时的直线运动误差由激光干涉仪测量得到的位移数据进行补偿，将自由曲面样品三维形貌数据{D11(x，y，z)，D12(x，y，z)，…，D12(x，y，z)，Dij(x，y，z)，…，DMN(x，y，z)}拟合，得到被测自由曲面样品的整体面型轮廓；

E、在步骤B的基准线绘制基础上，对得到的曲面零件整体面型轮廓采用网格分割形式对待加工工件进行三维立体建模，根据绘制轮廓线的特征点分布，进行约束化三角网格剖分，提取二维轮廓线的骨架，选取骨架点和采样点投影到三维空间椭球曲面，并引入二面角原则，优化空间离散数据点的三角化算法，最后缝合骨架点获得三维网格曲面表示。