[发明专利]用于接触式测头测量中提取二维轮廓的准形态学滤波方法

摘要

用于接触式测头测量中提取二维轮廓的准形态学滤波方法，属于精密测试技术及仪器技术领域。用于接触式测头测量中提取二维轮廓的准形态学滤波方法，该方法以各个直接测量数据点对应位置的测头轮廓线的包络线作为最终的二维轮廓测量结果。在本发明的二维轮廓提取过程中，不需要对接触点处的法线方向进行估算，因而本发明的方法特别适用于精密测量中被测轮廓曲率变化大，甚至不光滑的情况。

主权项

用于接触式测头测量中提取二维轮廓的准形态学滤波方法，其特征在于：该方法以各个直接测量数据点对应位置的测头轮廓线的包络线作为最终的二维轮廓测量结果，计算这个包络线的方法由以下步骤组成：S1：确定各个直接测量数据点对应的测头轮廓线的位置；记第i个直接测量数据点为Pi，i＝1,2,…,n，n为直接测量数据点总数；如果测头轮廓为圆形，则以每个直接测量数据点为圆心，以测球半径r为半径做圆，做出各个测头轮廓线；如果测头轮廓为非圆形状，则按照测头轮廓与测头参考点之间的相对位置关系做出各个直接测量数据点位置对应的测头轮廓线；对应于n个直接测量数据点可得到n个测头轮廓线，分别记为C1，C2，…，Cn；S2：确定待测二维轮廓的起始边界和终止边界；按照测量任务的要求或被测工件的理论模型确定最终提取得到的二维轮廓的起始边界和终止边界；S3：计算各个测头轮廓线之间的交点；针对每个直接测量数据点Pi对应的测头轮廓线Ci计算该轮廓线与其他各轮廓线之间的所有交点，并把每个测头轮廓线Ci上的所有m个交点按照逆时针的顺序进行排序后，将这些交点记为Pi,j，j＝1,2，……m；Pi,j的第一个下标i表示该交点从属于第i个直接测量数据点，且对应于第i个轮廓线Ci，第二个下标j表示是第i个轮廓线Ci上的第j个交点；S4：计算测头轮廓线的包络线的起点；方法是首先求出起始边界线与各个测头轮廓线的所有交点，然后以这些交点中最靠下的点为全部测头轮廓线整体的包络线与起始边界线的交点即待求二维轮廓线的起点；令该起点作为所求包络线上的当前点Pi,j，令当前点对应的那个测头轮廓线作为当前轮廓线Ci；S5：计算测头轮廓线的包络线的一个弧段；从包络线的当前点Pi,j出发，沿当前轮廓线Ci以逆时针方向进行搜索，寻找当前轮廓线上的下一个交点Pi,j+1；记录下当前轮廓线Ci对应的当前直接测量数据点Pi和当前点Pi,j及寻到的交点Pi,j+1的数据，这三个数据就确定了要计算的测头轮廓线的包络线的一个弧段，该弧段是在当前轮廓线Ci上截取的；S6：确定新的搜索条件；第S5步找到的Pi,j+1点必定是当前轮廓线Ci与另外一个或多个测头轮廓线的交点，由Pi,j+1点出发进行下一个交点的搜索时，有多条路径可供选择；此时令第S5步找到的包络线的弧段绕Pi,j+1点逆时针旋转，将旋转中该弧段遇到的可供选择的路径中的第一条路径作为新的搜索路径；令该新的搜索路径所在的测头轮廓线为新的当前轮廓线Ci，以S5找到的Pi,j+1点为新的当前点即新的Pi,j；S7：重复进行第S5步和第S6步，搜索得到要计算的轮廓线包络线的所有弧段；直到某次S5得到的弧段与终止边界相交则终止搜索；此时，记该S5得到的弧段与终止界限相交点为Pi,j+1；记录S5的当前直接测量数据点Pi和当前点Pi,j以及Pi,j+1的数据，这三个数据就确定了待求测头轮廓线包络线的最后一个弧段；S8:将之前得到的全部测头轮廓线包络线的各个弧段按顺序首尾相连成为一体，就是待求的包络线；也即使用本方法从测量机的测量数据中提取得到的被测二维轮廓。