[发明专利]一种基于CT切片的机械零件的几种常见几何量检测方法

权利要求书

1.一种基于CT切片的机械零件的几种常见几何量检测方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

1）将待测工件进行工业 CT 扫描，得到若干二维的工业CT切片，并将二维的工业CT切片重建成三维点云模型STL；

将二维的工业CT切片重建成三维点云模型STL的方法为MC算法；

2）读取所述待测工件的三维设计模型，并对三维设计模型进行采样和曲面拟合，从而得到三维设计模型各面片的类型和特征参数；

3）对三维设计模型每个面片进行采样，得到三维采样点集；

4）对三维点云模型STL和三维采样点集进行配准；

对三维点云模型STL中点云和三维采样点集进行配准的主要步骤如下：

4.1）采用力矩主轴法对点云和三维采样点集进行粗配准，计算出点云和三维采样点集的形心和主轴方向；对三维点云模型STL进行平移，使点云和采样点集的形心重合；对三维点云模型STL进行旋转，使点云和采样点集的主轴方向重合；

4.2）利用ICP算法对点云和三维采样点集进行精配准；

5）对三维点云模型STL中点云进行分割，得到点云分割结果，从而建立点云和三维设计模型各面片的对应关系；

对三维点云模型STL中点云进行分割的主要步骤如下：

5.1）计算点云中一点到三维设计模型各面片的距离，并按距离从小到大的顺序将面片存入堆中；

5.2）取出堆顶面片，计算该点在此面片上的投影点；

5.3）判断投影点是否在面片边界的内部，如果是，则将该点划分到此面片对应的集合中；如果否，则删除堆顶面片，更新堆，并返回步骤5.2）；

5.4）判断是否已遍历点云中所有点，如果是，则将对应于同一面片的点分割到同一点集，如果否，则返回步骤5.1）；

6）基于点云分割结果，进行基准选择和误差计算；所述误差主要包括尺寸误差、平面度误差和平行度误差；

将计算得到的误差与公差值比较，并将不符合加工要求的区域可视化；

是否符合加工要求的判断标准为：判断点的误差是否大于公差值，若是，则该点不符合加工要求，若否，则符合加工要求；

其中，计算尺寸误差的主要步骤如下：

a）选择一个三维点云模型的基准面片，在所述基准面片上重合三维点云模型STL和三维设计模型；重合面片为拟合面片；

b）计算三维点云模型STL中待分析面片的每个点到三维设计模型相对应拟合面片的距离；记距离集为S₁；距离集S₁中元素记为si₁；

c）选定公差值t₁；若距离集S₁中元素si₁t₁，则将对应点保存在集合St₁中；

d）根据集合St₁，在待分析面片中标出尺寸误差部分；

计算平面度误差主要步骤如下：

a）选取三维点云模型STL的待分析面片；

b）计算待分析面片上所有点到自身拟合平面的距离，距离集合记为S₂；距离集S₂中元素记为si₂；

c）找出S₂中最小的元素si_min，将S₂中的所有元素与si_min相减，得到新的距离集合S_2-min，距离集S_2-min中的元素记为si_2-min；

d）设定平面度公差值为t₂，若距离集S_2-min中元素si_2-mint₂，则将对应点保存在集合St₂中；

e）根据集合St₂，在待分析面片中标出平面度误差部分；

计算平行度误差的主要步骤如下：

a）选取三维点云模型STL的待分析面片和基准面片；

b）计算基准面片的平面方程Bf，从而计算出待分析面片上所有点的到平面Bf的欧式距离，记为距离集合S₃；距离集S₃中元素记为si₃；

c）找出集合S₃中最小元素S_min，并计算得到距离差集合S_d；距离差集合S_d中的元素记为d_i；d_i=Si₃-S_min；

d）设定平面度公差值为t₃，若距离差集合S_d中元素d_it₃，则将对应点保存到集合St₃中；

e）根据集合St₃，在待分析面片中标出平行度误差部分。

2.根据权利要求1所述的一种基于CT切片的机械零件的几种常见几何量检测方法，其特征在于：对三维设计模型每个面片进行采样时，每个面片的采样点数量相同。