[发明专利]基于高清晰测量的面铣削表面刀纹分割方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于高清晰测量的面铣削表面刀纹分割方法及系统，包括：通过测量得到面铣削表面点云数据，对点云数据进行处理，生成能够反映面铣削表面形貌的灰度图像；对灰度图像进行表面滤波处理，提取周期度最高的子表面；对子表面通过局部自适应阈值算法将子表面二值化；将二值化子表面进行刀纹连接算法处理，通过寻找刀纹断裂处边界点构建凸壳并修复刀纹；采用分水岭算法对修复好的二值刀纹图像进行分割；所述周期度是子表面的自协方差函数的次高峰与最高峰高度值之比。本发明将面铣削表面按照刀具路径进行分割，分割得到的区域是进行表面形貌精细定量化研究的基础，也是传统分水岭算法在具有周期性刀纹表面分割的一种拓展。

技术领域

本发明涉及面铣削表面形貌测量和图像处理技术领域，具体地，涉及一种基于高清晰测量的面铣削表面刀纹分割方法及系统。

背景技术

表面纹理和零件表面加工过程与表面功能有着密切联系。不同尺度的表面纹理产生机制不同，对零件的功能影响也不一样。其中，面铣削表面宏观纹理主要由周期性刀纹组成，属于表面纹理中间尺度，它对零件表面的密封性能有重要影响。精细研究表面刀纹有助于厘清加工参数和中间尺度表面纹理之间的关系，改进加工工艺以提高零件表面密封性能。

面铣削表面按刀纹分割广义上属于表面滤波的范畴。已有的表面滤波标准主要分为两类：基于中线的评定方法和形态学滤波。其中表面分割属于形态学滤波的分支。经典的表面分割方法是分水岭算法，它主要应用于具有离散粒子特征的表面，如砂轮表面。对于具有周期性刀纹的表面，如铣削表面，其分割常常失效。

面铣削表面形貌按刀纹分割需要高清晰大视场测量技术支撑。专利文献WO2008070746A2名称为“SYSTEM AND METHOD FOR SHIFTING PHASE IN A MULTI-WAVELENGTH INTERFEROMETRIC IMAGING SYSTEM”，提出的三维高分辨率表面形貌测量技术能够对零件表面形貌进行整体检测，能够生成反映零件整体表面形貌的三维高密度点云数据，该数据为X、Y、Z三维坐标格式，以及彩色编码的三维表面形貌图像。专利文献申请号201210046615.9名称为“零件表面形貌三维高密度点云数据转化为灰度图像的方法”，提出了把测量点云转化为灰度图像的方法。以上两个专利为本专利提供了技术基础。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于高清晰测量的面铣削表面刀纹分割方法及系统。

根据本发明提供的一种基于高清晰测量的面铣削表面刀纹分割方法，包括：

步骤M1：通过测量得到面铣削表面点云数据，对点云数据进行处理，生成能够反映面铣削表面形貌的灰度图像；

步骤M2：对灰度图像进行表面滤波处理，提取周期度最高的子表面；

步骤M3：对子表面进行阈值处理，通过局部自适应阈值算法将子表面二值化；

步骤M4：将二值化子表面进行刀纹连接算法处理，通过寻找刀纹断裂处边界点构建凸壳并修复刀纹；

步骤M5：采用分水岭算法对修复好的二值刀纹图像进行分割；

所述周期度是子表面的自协方差函数的次高峰与最高峰高度值之比。

优选地，所述步骤M1包括：通过三维高分辨率表面形貌测量技术测量面铣削零件表面得到三维高密度点云数据，然后利用MATLAB将三维高密度点云数据转化为灰度图像。

优选地，所述步骤M2中表面滤波处理包括：采用双正交小波、剪切波、高斯滤波和/或样条滤波进行表面滤波处理。

优选地，所述步骤M3中局部自适应阈值公式包括：

T_xy＝aσ_xy+bm_xy (1)