[发明专利]基于核外电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法

摘要

本发明属于精密加工与测量技术领域，并公开了一种基于核外电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法，包括对待测零件进行非接触式扫描获得扫描点云，并将其与设计点云组成匹配比较对象；将两片点云转换到同一三维坐标系内，并将各个点看作原子的原子核，将此原子核的邻域点看作核外电子，遍历所有点计算得出其对应的电子概率密度分布值；基于计算得出的电子概率密度分布值确定两个模型的误差，并在当前误差不满足终止条件时对测量点云进行粗匹配和精匹配，直至满足终止条件为止。通过本发明，能够有效解决现有非接触式匹配检测技术中对模型几何结构及初始位置敏感，且易陷入局部最优的技术难题。

主权项

一种基于核外电子概率密度分布的复杂曲面零件匹配检测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)对待检测的复杂曲面零件执行非接触式扫描，获得多个三维测量点并生成对应的扫描点云P，然后将其与设计模型对应的设计点云Q共同组成匹配比较对象：其中P＝{pi|i＝1,2,…,np},Q＝{qj|j＝1,2,…,nq}，pi用于表示扫描点云P中的各个点，qj用于表示设计点云Q中的各个点，np、nq分别表示扫描点云P和设计点云Q中的点的总数量且为正整数；(b)将扫描点云P和设计点云Q转换到同一个XYZ三轴坐标系中，并且将这两个点云中的每个点分别看作原子的原子核，距离此原子核最近的n个邻域点则看作核外围绕的电子；然后遍历这两个点云中的所有点，由此分别获得对应于扫描点云P中各个点的邻域点集合{pik|k＝1,2,…n}、以及对应于设计点云Q中各个点的邻域点集合{qjk|k＝1,2,…n}，其中pik用于表示距离扫描点云P中的各个点pi最近的邻域点，qjk用于表示距离设计点云Q中的各个点qj最近的邻域点，n为领域点的总数量且为正整数；(c)分别针对扫描点云P、设计点云Q的各个点pi、qj计算其到n个邻域点之间的欧氏距离rik、rjk，然后依照下列公式(一)和(二)相应计算得出围绕各个点pi、qj的邻域点处的电子概率密度分布值ρik、ρjk：其中，a0表示第一波尔轨道半径且a0＝0.529×10‑10m，π表示圆周率，e表示自然常数；(d)根据步骤(c)所计算得出的电子概率密度分布值，确定扫描点云P和设计点云Q之间的对应关系以执行粗匹配操作，并判断当前对应关系下的误差是否满足预设的终止条件：若当前误差不满足终止条件，则对扫描点云P进行位置更新，并采用迭代方式来执行精匹配操作，直至当前误差满足终止条件为止；最后将满足终止条件的当前误差值予以输出，由此完成整个的匹配检测过程。