[发明专利]一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法

权利要求书

1.一种用于离子推力器栅极组件的层间距检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、获得待检栅极组件的点云数据，包括上栅极和下栅极的上层球面；

步骤二、采用改进的RANSAC算法计算上层球面中各个球孔边缘的点云数据；

步骤三、利用牛顿-高斯迭代法对各个球孔周围的点云数据进行处理，获取对应球心坐标；

步骤四、根据上栅极和下栅极的上层球面中各个球孔对应的球心坐标，减去上栅极的厚度，计算层间距；

获取各个球孔周围的点云数据的方法包括以下步骤：

步骤Ⅰ、从待检栅极组件的点云数据中选取四个不共面的点，以待检栅极组件的球孔半径R作为约束，代入球面方程式，计算获得所述四个不共面的点对应的球心坐标(a,b,c)；

步骤Ⅱ、计算待检栅极组件的点云数据中其余点与球心坐标之间的距离d_i，将|R-d_i|＝ε对应的点筛选出来，作为一个球孔周围的点云数据，将其单独保存下来，并标号，其中ε为距离阈值；

步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ获取的点云数据从待检栅极组件的点云数据删除，重复步骤Ⅰ-Ⅱ，获取下一个球孔周围的点云数据，直至完成所有球孔的检测；

记球面方程式为(x-a)²+(y-b)²+(z-c)²＝R²,四个不共面的点为P₁(x₁,y₁,z₁)，P₂(x₂,y₂,z₂)，P₃(x₃,y₃,z₃)，P₄(x₄,y₄,z₄)，则以a、b、c为未知数的齐次线性方程组如下，

(x₁-x₂)a+(y₁-y₂)b+(z₁-z₂)c-0.5(x₁²+y₁²+z₁²-x₂²-y₂²-z₂²)＝0

(x₁-x₃)a+(y₁-y₃)b+(z₁-z₃)c-0.5(x₁²+y₁²+z₁²-x₃²-y₃²-z₃²)＝0

(x₁-x₄)a+(y₁-y₄)b+(z₁-z₄)c-0.5(x₁²+y₁²+z₁²-x₄²-y₄²-z₄²)＝0

其对应的系数行列式D_a、D_b、D_c为：

设定系数D和D分别为：

当齐次线性方程组有唯一解时，此时且D≠0，则所选四个点能构成唯一个球面，其对应的球心坐标为