[发明专利]纵树型叶根自动拟合与匹配的方法

权利要求书

1.纵树型叶根自动拟合与匹配的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)建立纵树型叶根形状的理论数据，采用三坐标检测仪对纵树型叶根进行测量得到测量数据；

2)分别读取理论数据和测量数据，形成纵树型叶根理论状态下和实际测量状态下的轮廓图；

3)寻找相邻点，对于理论数据和测量数据上的每一点都计算出其他所有点中离该点距离最近的一系列点，用来拟合该点处的近似斜率，并形成相应的数据图；

4)最小二乘法拟合每点斜率，针对步骤3)中计算出的相邻点进行最小二乘法拟合，计算出每一点的斜率，并得到相应的斜率图，图中的极大值到极小值的跳跃对应着数据图中各处斜率无穷大的拐点；

5)计算每点二阶导数并滤波，针对步骤4)中计算出的斜率再求倒并滤波，得到相应的二阶导数图，图中峰值对应着斜率图中的各处突变；

6)寻找数据图拐点，将步骤5)中各处峰值所在点画出形成数据拐点图，数据拐点图中拐点的位置与数据图的拐点相对应；

7)寻找工作面并计算工作线及斜率中点，在已知拐点的情况下，针对选择的工作面，将工作面上的点全部找出；

首先计算工作面上各点处的三点拟合斜率，接着以相邻几点的均值代替该点的值进行圆滑处理，然后对其求导，得到二阶导数并滤波，最后依次计算工作面上各点处的斜率与该拟合出的斜率的相对差，低于设定阈值的点即认为在该工作面的直线段上，从而找到工作面上的工作线，并确定出工作线的起终点，进而计算出工作线中点；

8)按中点连线中心平移，将测量数据形成的纵树型叶根轮廓线旋转一定角度，并将图形平移到原点附近，以测量数据和理论数据的左右工作线中点连线的中点为基准，将测量数据平移到理论数据附近；

9)按照两侧工作面倾斜对称的原则绕中心旋转，根据上述计算出的理论和测量数据的工作线的斜率可以计算出其倾角，根据误差角度左右对称均分的原则计算出应该旋转的角度，绕理论工作面中点连线的中心旋转；

10)根据测量工作面的斜率、截距以及理论数据的中点进行X、Y方向的精平移：a)根据两工作线的交点对于旋转中心的偏移进行X精平移，计算出测量数据拟合出的左右工作线的交点，与理论数据工作线中点的连线的中心进行对比，判断偏左还是偏右，并用X坐标计算出偏移量；b)根据理论两中点到两测量工作线距离之和最小的原则进行Y精平移，计算左侧和右侧理论数据的工作线中点到测量数据对应工作线的距离的和，通过迭代使其最小来得到最终的Y方向精平移量的大小；

11)根据精平移后测量数据形成的纵树型叶根轮廓线与理论数据形成的纵树型叶根轮廓线进行匹配，实现对纵树型叶根的检测测量。

2.根据权利要求1所述的纵树型叶根自动拟合与匹配的方法，其特征在于：在步骤2)中，判断大小端并旋转数据所形成的轮廓图，首先统一将纵树型叶根轮廓图的大端向上放置，具体旋转方法为：判断所有数据中X坐标最小点的Y坐标位于图像的上半平面还是下半平面，如果位于下半平面则旋转180度。

3.根据权利要求2所述的纵树型叶根自动拟合与匹配的方法，其特征在于：在步骤2)中，截断无效的测量数据，如果测量时数据包括了大端的直角段，将直角段对应数据按照纵坐标截掉上边的一部分。

4.根据权利要求1所述的纵树型叶根自动拟合与匹配的方法，其特征在于：在所述步骤3)中，对于所寻找的相邻点，在程序中将相应点的相邻点横纵坐标分别存在两个数组的同一行中，形成相应的数据图。

5.根据权利要求1所述的纵树型叶根自动拟合与匹配的方法，其特征在于：在经过X、Y方向的精平移后，进行公差标注，在测量数据形成的纵树型叶根轮廓线与理论数据形成的纵树型叶根轮廓线的匹配图中标注出每一个直线段和每一个弧线段的最大误差，首先需要对直线和弧线分界点进行识别，具体方法与工作线的始终点计算方法相同；

其中，每一点处公差的具体计算方法是：对于每一个理论点来说，找到离它最近的测量点，计算出该理论点到该测量点的矢量，然后计算该理论点处的斜率，进而得到该理论点处近似直线的垂直矢量，将这两矢量点乘就得到理论到测量数据矢量在垂直方向上的投影，即该理论点处的轮廓公差，然后再取该段的绝对值最大的公差标注出来即可。