[发明专利]一种旋转体非接触检测信号处理方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机信号处理领域，具体涉及计算机对旋转体轮廓信号的分析和处理，以达到对旋转体轮廓几何参数的测量的目的。

背景技术

旋转体零件被广泛应用于工程机械、汽车、船舶、航空航天、兵器等行业的轮、轴、外壳等部件上，其主要特征是由一个基本的轮廓线绕一根固定轴线旋转而成。在很多应用中对旋转体的外形尺寸都有着较为严格的要求，目前工业上对旋转体的测量主要通过人工卡尺测量和轮廓仪测量等手段。人工卡尺测量方法只能对一条轮廓线上的某一点进行测量，对于不便于夹持的地方容易出现测不准等现象；轮廓仪能在一条轮廓线上进行连续测量，但是存在测量速度慢、测量仪器贵、必须采用接触测量等缺点。在现有的非接触测量技术中，大多数都是针对产品缺陷的定性检测，针对外形轮廓尺寸的测量中，存在误差较大，检测速度慢，稳定性较差等问题。本项发明专利实现了非接触旋转体轮廓尺寸测量中的快速，精确和稳定的检测。

发明内容

本发明的目的是针对旋转体轮廓的检测信号，提供一种快速，精确，稳定的处理方法，将原始的检测信号转化为待测量的几何参数。

为实现所述的目的，本发明提供的信号处理方法，分以下步骤实现(除明确注明外，以下每一个步骤均在前一个步骤处理结果基础上进行)：

步骤S1：从光学传感器采集原始信号。

步骤S2：将原始信号按照预定的规则进行值映射。

步骤S3：将信号与标准信号进行比对，确定目标区域位置。

步骤S4：将目标区域内的信号进行降噪处理。

步骤S5：将目标区域内的信号进行边界跟踪，并进行二值化处理。

步骤S6：将二值化的边界信号进行座标校正。

步骤S7：将座标校正后的二值化边界信号进行几何形状拟合，计算得出几何参数。

步骤S1所述的原始信号由矩阵组成，矩阵中的每一个元素为非负整数，其值的大小代表了该位置信号的强度。

步骤S2对信号矩阵中每一个元素进行处理，按照指定的映射规则，将其值映射为相同或不同的值。

步骤S3所述的目标区域是原始信号矩阵的一个子矩阵。目标区域由以下四个参数唯一确定：1)目标区域左上角元素在原始信号矩阵的行座标，2)目标区域左上角元素在原始信号矩阵的列座标，3)目标区域的行数，4)目标区域的列数。确定目标区域位置，即确定上述四个参数的值。目标区域中的信号，应当包含被测对象轮廓的全部信息。所述的标准信号，是根据被测旋转体的理论设计参数而构造的信号。将标准信号与实际信号进行比对，在实际信号中与标准信号相似度最大的区域即为目标区域。

步骤S4所述的降噪处理是依次对于目标区域内的每一个元素进行处理，将元素的值进行改变，改变后的元素值依据元素原值和该元素相邻区域内的值经计算得出。降噪处理中对于每个元素值的改变，可以进行一次或迭代多次，每次使用不同的相邻区域大小及形状，以及不同的计算参数。

步骤S5所述的边界跟踪，是根据信号的强度、变化率和连续性，确定被测对象的边界。所述的二值化处理是在边界处将信号置为1，其余元素置为0。

步骤S6所述的座标校正，是将二值化的边界信号中值为1的元素座标通过座标校正表由离散的整数座标转换为连续的实数座标。

步骤S7所述的几何形状拟合，是将校正后的边界座标进行几何形状的拟合，计算出几何参数，包括直线的夹角，直线角顶点座标，圆弧的曲率半径，圆心，使得校正后的边界座标与几何形状的理论座标之间总体误差最小。

附图说明

图1为本发明示意图

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

本发明提供了一种针对旋转体轮廓尺寸的非接触检测信号的处理方法。该方法的总体输入是光学传感器采集到的矩阵信号，总体输出是被测对象轮廓的各项几何参数。

信号处理过程分为七个步骤，以下分别详细说明

第一步S1，从光学传感器获取原始信号。原始信号的类型是一个数值矩阵，矩阵中每个元素为一个非负整数，代表该位置的信号强度。通常情况下，目标对象位置的信号强，而背景的信号弱。

第二步S2，将原始信号矩阵中的每一个元素值按照一定规则进行映射。这里所述的映射规则，通常以映射表的形式提供，例如：

(R₁，M₁)

(R₂，M₂)

(R₃，M₃)

(R₄，M₄)