[发明专利]一维非均匀齿轮形貌点云精确配准方法

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。

主权项

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、Q(t)=Q1(t)(t1≤t<t2)Q2(t)(t2≤t<t3)Q3(t)(t3≤t<t4)Q4(t)(t4≤t<t5)]]>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，k_max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、q(n)=Q1(nΔt)(t1≤nΔt<t2)Q2(nΔt)(t2≤nΔt<t3)Q3(nΔt)(t3≤nΔt<t4)Q4(nΔt)(t4≤nΔt<t5)]]>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R_xy(r)，所述r为空移序数；公式三、Rxy(r)=1NΣn=0N-1x(n)y(n+r),r=0,1,2,···,m<N;]]>式中：m为最大空移序数，设定当R_xy(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：公式四、q′(k)=Q1(k+k0)(t1≤k+k0<t2)Q2(k+k0)(t2≤k+k0<t3)Q3(k+k0)(t3≤k+k0<t4)Q4(k+k0)(t4≤k+k0<t5)]]>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。