[发明专利]一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法

摘要

本发明提出一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法，特别涉及一种电气安全标准中用于考核非金属材料耐热性的球压试验压痕尺寸测量方法，方法包括：1)使用三维激光扫描仪扫描压痕样品表面，获取压痕样品表面三维点云坐标数据；2)对点云数据进行预处理；3)用基于三角网格参数化的B样条曲面拟合方法重建压痕曲面；4)剖切压痕曲面，获取压痕特征曲线；5)测量压痕直径。本发明方法可准确区分过渡压痕区与真实压痕区，精确测量压痕尺寸，测量精度高；采集得到待测压痕样品的点云数据后，通过算法自动完成后续的测量过程，测量速度快，操作简便；根据重建的压痕曲面形貌或压痕特征曲线的形态还可判断压痕形成过程中是否发生载荷偏压。

主权项

1.一种基于逆向工程的球压试验压痕尺寸测量方法，其特点在于，包括：步骤1，使用三维激光扫描设备扫描压痕样品表面，获取压痕样品表面的三维点云数据；步骤2，对点云数据进行预处理，包括：建立点云数据拓扑关系；降低点云噪声；精简点云数据；步骤3，用基于三角网格参数化的B样条曲面拟合方法重建压痕曲面，包括：3.1)三角网格化离散点云数据，形成一张三角网格曲面；3.2)对三角网格进行光顺处理，匀化三角片，避免狭长的三角片影响曲面重建；3.3)采用三角网格参数化方法得到三角控制网格；3.4)将三角控制网格重新参数化得到四边形控制网格；3.5)对四边形控制网格进行B样条曲面拟合，重建压痕曲面；步骤4，剖切压痕曲面，获取压痕特征曲线，包括：4.1)使用与非压痕区域所在平面平行的平面横向切割压样品，得到压痕横向剖面；4.2)获取压痕横向剖面的边缘点坐标，通过Hough圆变换，确定压痕横向剖面的圆心坐标，过压痕横向剖面圆心作与横向剖面垂直的直线，得到压痕中心线；4.3)过压痕中心线作切割平面纵向剖切压痕样品，得到压痕的纵向剖面，获取压痕特征曲线L₁；4.4)以压痕中心线为轴将纵向切割平面分别顺时针旋转120°及240°纵向剖切压痕样品，获取纵向切割平面旋转120°及240°对应的特征曲线L₂、L₃；步骤5，测量压痕直径，包括：5.1)确定压痕特征曲线L₁的中心，该中心为特征曲线L1与压痕中心线的交点，并通过Hough圆变换计算压球中心位置；5.2)计算压痕特征曲线上各点至压球中心的距离，根据距离的变化情况准确识别真实压痕区与过渡压痕区的分界点；5.3)计算真实压痕曲线与过渡压痕曲线分界点之间的直线距离，得到压痕直径的一个测量值d₁；5.4)根据步骤4.4)获取的特征曲线L₂、L₃，分别得到纵向切割平面旋转120°对应的压痕直径的测量值d2及旋转240°对应的压痕直径的测量值d3，最后取压痕直径测量值的平均值d＝(d₁+d₂+d₃)/3作为测量结果。