[发明专利]一种基于旋转融合的铆钉型触头表面粗糙度表征方法

说明书

本发明公开一种基于旋转融合的铆钉型触头表面粗糙度表征方法，步骤为：获取铆钉型触头表面高度信息并转化为单色矩阵；触头边缘识别得到不规则断续的黑色触头边缘；拟合半径数值，得到最适合的拟合圆；确定拟合圆的最大内接矩形；选取合适的旋转角度，计算初始矩形粗糙度有效区域占比与旋转后所得铆钉型触头表面粗糙度有效区域占比；计算单色矩阵的不同方向粗糙度；将不同方向的粗糙度融合得到拟合原面的粗糙度，通过最大内接矩形的旋转，得到不同角度对应的矩形粗糙度参数，进行铆钉型粗糙度参数融合，得到铆钉型触头表面粗糙度表征参数。本发明方法覆盖整个铆钉型触头表面的方式，避免了传统矩形区域粗糙度计算易造成部分有用信息缺失的问题。

技术领域

本发明涉及一种电气元件触头表面粗糙度表征技术，具体为一种基于旋转融合的铆钉型触头表面粗糙度表征方法。

背景技术

继电器触头表面形貌直接影响接触状态与继电器寿命，且具有各向异性和多尺度特性，即粗糙度随尺度和方向的变化而变化。目前使用的粗糙度参数计算方法适用于单一尺度下的矩形表面，在不同分辨率下，计算分形维数用以定量钢表面粗糙度参数。触头整体平面为非矩形状态，仅以矩形粗糙度参数作为衡量整个触头的形貌参数具有局限性。目前粗糙度计算适用于矩形区域，仅以此研究方式进行继电器铆钉型触头表面形貌分析，易造成部分有用信息缺失，局部难以表征整体的问题。

发明内容

针对现有技术中继电器触头表面粗糙度表征方法易造成部分有用信息缺失等不足，本发明要解决的问题是提供一种更加科学全面的表征触头整体形貌的基于旋转融合的铆钉型触头表面粗糙度表征方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种基于旋转融合的铆钉型触头表面粗糙度表征方法，包括以下步骤：

S1)获取铆钉型触头表面高度信息，将高度信息数据转化为单色矩阵，增强对比度；

S2)触头边缘识别，以单色矩阵作为输入，采用Roberts边缘检测算子得到不规则断续的黑色触头边缘；

S3)拟合半径数值，将不规则断续的黑色边缘拟合为近似圆，利用半径的估计范围寻找拟合程度最高的拟合圆，选择不同阈值，检测更多圆的拟合程度，得到最适合的拟合圆；

S4)确定拟合圆的最大内接矩形；

S5)选取合适的旋转角度，将拟合圆的圆弧上某一点(x,y)以拟合圆面的圆心(x0,y0)为中心，旋转Δθ角得到点(x1,y1)，进一步得到(x,y)与(x0,y0)对应的旋转方程，计算初始矩形粗糙度有效区域占比与旋转后所得铆钉型触头表面粗糙度有效区域占比，选取合适的旋转角度θ；

S6)计算单色矩阵的不同方向粗糙度；

S7)将不同方向的粗糙度融合得到拟合原面的粗糙度，通过最大内接矩形的旋转，得到不同角度对应的矩形粗糙度参数，进行铆钉型粗糙度参数融合，得到铆钉型触头表面粗糙度表征参数。

所述步骤S4)中，确定拟合圆的最大内接矩形采用旋转覆盖形貌参数进行计算，具体为：

保证拟合圆面的圆心(x0，y0)坐标不变，将直角坐标系下的x轴和y轴放到一个平面内，选定拟合圆的圆弧上某一点(x，y)作为参考点变量，连接该点与图像圆心(x0，y0)，旋转0°、90°、180°、270°得到四个点，对四个点进行连接，得到正方形即为圆面最大内接矩形。

所述步骤S5)中，计算初始矩形粗糙度有效区域占比与旋转后所得铆钉型触头表面粗糙度有效区域占比，选取合适的旋转角度θ，通过以下公式实现：

其中：P_q为有效区域占比，R为拟合圆半径，x为拟合圆边界点横坐标，y为拟合圆边界点纵坐标，θ为所选旋转角度。