[发明专利]一种表面微小损伤的高精度量化方法

权利要求书

1.一种表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，包括：

1)、对被测样件进行扫描，得到被测样件表面的三维点云数据；

2)、以扫描数据的每条扫描线为处理对象，对采样数据进行预处理，并根据迭代求差算法提取出损伤边界点；

3)、根据最近邻域搜索法以及数据配准技术对损伤边界点进行处理，确定损伤边界和损伤区域；

确定损伤边界和损伤区域后还包括对提取出损伤区域数据进行曲率计算，得到损伤区域三维点云数据的曲率，并以RGB彩色信息的方式显示出损伤区域点云的曲率变化；

4)、对所述损伤区域的三维点云数据进行三角剖分，剔除三角剖分后产生的异常三角形，得到高精度的损伤区域体积和质量；

所述步骤2)具体包括：

2.1、以扫描数据的每条扫描线为处理对象，对采样数据进行预处理之后，根据最小二乘法设定基准平面；

2.2、在基准平面的所有Z轴坐标值基础上增加±l的余量；

2.3、提取出所有Z轴坐标值在Z-l＜Z＜Z+l范围的三维点云数据；

2.4、用被提取的三维点云数据的后一个数据点的X轴坐标值减去前一个数据点的X轴坐标值，当X_i+1-X_i＞ε时，保留第i个和第i+1个数据点，其中，i＝0、1、2、...n-1，n为被提取的三维点云数据中扫描线上总的点云数，ε为扫描线上每个点的X轴坐标值依次增加量；

2.5、依次遍历所有被提取的三维点云数据中的点，得到损伤边界点；

所述步骤3)具体包括：

3.1、以提取出的损伤边界点的任一点为起始点，并标记该点；

3.2、搜索距离所述标记点最近的点作为下一轮搜索的起始点；

3.3、依次循环，直到搜索到终点，得到处于同一边界的损伤边界点数据；

3.4、将扫描数据和损伤区域数据的损伤边界点数据进行点云数据配准，将每条扫描线上的数据重叠部分分别标记为r，分别使其中的第奇数个数据作为损伤区域的起始点，其紧接着的第偶个数据为该损伤区域的终止点，在原始扫描数据上将起始点与终止点之间的数据提取出来；

3.5、依次循环完所有的扫描线就得到了损伤区域数据。

2.根据权利要求1所述的表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，所述异常三角形为不同的损伤区域边界三维点数据之间进行三角剖分后，产生的异常三角形。

3.根据权利要求1所述的表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

将被测样件置于二维激光扫描仪下，通过高低螺筒，调节样件距离二维激光扫描仪的距离，得到样件表面的三维点云数据。

4.根据权利要求1所述的表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，所述步骤3.3中设置有距离阈值δ，当某点距离其邻域内最近点的距离大于δ时，则认定为终止点。

5.根据权利要求1所述的表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：

4.1、将损伤区剖分成若干不规则的小三棱柱；

4.2、寻找不规则三棱柱的最低点，以最低点的Z轴坐标值所在平面为分界平面，把不规则的三棱柱分成一个规则的三棱柱和一个不规则的棱锥；

4.3、分别利用体积公式计算三棱柱和棱锥的体积和质量，最后叠加，得到损伤区域的损伤体积和质量。

6.根据权利要求5所述的表面微小损伤的高精度量化方法，其特征在于，所述损伤区域的损伤体积计算方法为：

假设整个检测矩阵的大小为m×n，损伤特征区域某一行的边缘点的坐标为(i，p)，(i，q)，则该行Z轴的基准为：

式中，Z_ij为第i行第j列的数据，

式中，Z_i为剖分三棱柱的三个高，i＝max、mid、min，h为每一行的基准，s为单个小三角形微元的面积，d₁为不规则棱锥底面的高，d₂为不规则棱锥的高，V₁为截取的规则三棱柱的体积，V₂为不规则棱锥的体积，V为损伤区域的总体积；

所述质量计算方法为：

M＝Vρ

式中ρ为被测样件材料的密度。