通過插入節(jié)點(diǎn)、修改權(quán)因子、修改控制點(diǎn)的進(jìn) 行NURBS曲面擬合。
[0044] 次曲面表示如下：
式中，是曲面的控制點(diǎn)；是與控制點(diǎn)相聯(lián)系的權(quán)因子，當(dāng)所有時(shí)，和分別為向次和向次 的規(guī)范樣條基，它們是由節(jié)點(diǎn)矢量、（，）決定的次和次的分段多項(xiàng)式，可以由德布爾-考克 斯遞推公式得到：
(4)誤差評(píng)定 曲面加工誤差可以用曲面外一點(diǎn)到曲面的最小距離來表示，這樣曲面加工誤差的檢測(cè) 可以轉(zhuǎn)化為計(jì)算實(shí)際加工曲面到理論曲面模型的距離。即先將實(shí)際加工曲面離散成多個(gè)關(guān) 鍵點(diǎn)(采樣點(diǎn))，然后用加工曲面上的采樣點(diǎn)到理論曲面的最小距離來表示曲面加工誤差， 曲面加工誤差可以用曲面的面輪廓度誤差來評(píng)定。曲面的面輪廓度誤差可以用最小包容區(qū) 域法來評(píng)定，曲面的面輪廓度的最小包容區(qū)域是相對(duì)理想曲面輪廓成雙向等距離分布的區(qū) 域，該區(qū)域包容了實(shí)際被測(cè)輪廓面，且由法向距離為最小的雙向等距曲面構(gòu)成，該區(qū)域的法 向?qū)挾葹榍娴拿孑喞日`差，本曲面的加工誤差采用廣義牛頓法來求解點(diǎn)到曲面的最小 距離，程序簡單，而且結(jié)果有很高的計(jì)算精度，采用廣義牛頓法求解點(diǎn)到曲面最小距離的程 序流程。
[0045]、圖像檢測(cè)采樣 通過面陣CCD照相裝置采集工件表面的信息，對(duì)零部件進(jìn)行圖像攝取，攝取過程中根 據(jù)激光位移傳感器提供的機(jī)械加工曲面的形狀信息，根據(jù)復(fù)雜曲面的凹凸程度進(jìn)行等距采 樣或其它，首先進(jìn)行圖像預(yù)處理，然后在LED光源條件下提取機(jī)械加工表面的圖像特征。值 得注意的是要優(yōu)選機(jī)械加工表面的光源，得到相應(yīng)的灰度變化輪廓曲線，用來分析各種濾 波和圖像增強(qiáng)方式對(duì)機(jī)械加工表面圖像的處理效果。最后建立相應(yīng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí) 現(xiàn)對(duì)機(jī)械加工表面的局部粗糙度的圖像測(cè)量。
[0046] 具體實(shí)施方法如下：首先確定LN-60聚光型LED線光源作為本產(chǎn)品C⑶光源，通過 多個(gè)機(jī)械加工零件表面的測(cè)試，選定最佳參數(shù)，結(jié)合CCD攝像機(jī)、相應(yīng)的圖像采集卡和計(jì)算 機(jī)等設(shè)備，構(gòu)建圖像檢測(cè)硬件系統(tǒng)。針對(duì)機(jī)械加工表面的圖像先分析灰度變化曲線，采用高 斯濾波對(duì)加工表面的圖像進(jìn)行降噪處理，可通過直方圖均衡化進(jìn)行圖像增強(qiáng)，利用灰度級(jí) 閉值化的分割處理實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工表面的識(shí)別與定位。
[0047]然后采用空間頻率的方法，利用二維傅里葉變換后的頻譜實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工表面粗糙 度的綜合評(píng)定。即對(duì)圖像進(jìn)行二維頻域分析，得到功率譜半徑、功率譜平均、倒譜、復(fù)倒譜、 功率譜估計(jì)等，然后以這五個(gè)特征量作為輸入，建立了表面粗糙度與圖像特征值關(guān)系的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并通過學(xué)習(xí)，確定粗糙度預(yù)測(cè)值和粗糙度實(shí)測(cè)值之間具有良好的一致性，實(shí) 現(xiàn)了經(jīng)由CCD攝像機(jī)提取特征參數(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型完成機(jī)械加工表面粗糙度檢測(cè)的目標(biāo)。 [0048]具體包括高斯濾波模塊、圖像增強(qiáng)模塊、表面邊界檢測(cè)模塊、圖像頻域分析模塊、 特征參數(shù)的提取模塊和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的零件表面質(zhì)量檢測(cè)模塊，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊的神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要量的復(fù)雜零件表面的學(xué)習(xí)樣本，如果學(xué)習(xí)樣本過少，不足以反應(yīng)這五個(gè)特 征量與曲面幾何特征之間的關(guān)系，學(xué)習(xí)樣本過多，則需要增加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中神經(jīng)元的個(gè)數(shù)， 容易導(dǎo)致學(xué)習(xí)時(shí)間過長，影響機(jī)械加工表面粗糙度值的生成時(shí)間，本產(chǎn)品共設(shè)計(jì)了 9個(gè)不 同粗糙度等級(jí)的試件，每個(gè)等級(jí)設(shè)計(jì)了 10個(gè)試件，對(duì)每個(gè)試件分別采集了 8幅圖像，共有 9X10X8=720個(gè)樣本，通過訓(xùn)練確定了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最終模型，面陣C⑶照相裝置采集及工 件表面粗糙度測(cè)量工作原理如8所示，面陣CCD照相裝置采集過程示意圖如4所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機(jī)檢測(cè)裝置，其組成包括：檢測(cè)裝置，其特 征是：所述的檢測(cè)裝置包括整體支撐裝置，所述的整體支撐裝置上平面中間位置安裝有數(shù) 控機(jī)床的刀柄，所述的整體支撐裝置下平面通過螺栓與面陣CCD照相裝置連接，所述的整 體支撐裝置兩側(cè)分別通過連接軸與激光位移傳感器裝置連接，所述的激光位移傳感器裝置 具有槽，所述的槽內(nèi)分別安裝有左激光位移傳感器、右激光位移傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機(jī)檢測(cè)裝置，其特征是： 所述的檢測(cè)裝置分別通過所述的左激光位移傳感器、所述的右激光位移傳感器對(duì)模具曲面 進(jìn)行測(cè)量，所述的檢測(cè)裝置通過所述的面陣CCD照相裝置對(duì)所述的模具曲面進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機(jī)檢測(cè)裝置其特征是：所 述的左激光位移傳感器、所述的右激光位移傳感器激光聚集點(diǎn)交匯在所述的模具曲面表面 上，所述的面陣CCD照相裝置采集點(diǎn)垂直于所述的模具曲面上表面。4. 一種利用權(quán)利要求1-3所述的模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機(jī)檢測(cè)裝置的檢 測(cè)方法，其特征是：該方法包括如下步驟： 首先是由在安裝在數(shù)控機(jī)床主軸的面陣CCD照相裝置和DSP芯片，對(duì)復(fù)雜加工曲面進(jìn) 行圖像采集和圖像處理，采用WV-BP330C⑶攝像機(jī)，16K的線陣CXD攝像機(jī)，提供570線的 水平清晰度，準(zhǔn)確獲得模具機(jī)械加工表面的粗糙度；然后采用左激光位移傳感器、右激光位 移傳感器對(duì)模具加工曲面進(jìn)行測(cè)量，精確非接觸測(cè)量出復(fù)雜加工曲面的位置、位移變化、厚 度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量，以便精準(zhǔn)獲得模具加工曲面的形狀誤差； 激光位移傳感器采用激光三角測(cè)量法，激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè) 物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭，被內(nèi)部的線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離， 線性相機(jī)可以在不同的角度下找到這個(gè)光點(diǎn)，根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距 離，數(shù)字信號(hào)處理器能夠計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離，通過面陣CCD照相裝置與 激光位移傳感器的結(jié)合使用，精準(zhǔn)測(cè)量出加工表面的粗糙度和形狀誤差。
【專利摘要】<b>本發(fā)明涉及一種模具曲面加工誤差和表面粗糙度在機(jī)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。曲面檢測(cè)裝置多采用接觸式在機(jī)測(cè)量，接觸工件表面，測(cè)速慢，無法測(cè)量小于測(cè)頭曲率半徑的微觀表面、復(fù)雜曲面，不能適用于在機(jī)檢測(cè)。本發(fā)明組成包括：檢測(cè)裝置（</b><b>7</b><b>），檢測(cè)裝置包括整體支撐裝置（</b><b>1</b><b>），整體支撐裝置上平面中間位置安裝有數(shù)控機(jī)床刀柄（</b><b>6</b><b>），整體支撐裝置下平面通過螺栓與面陣</b><b>CCD</b><b>照相裝置（</b><b>3</b><b>）連接，整體支撐裝置兩側(cè)分別通過連接軸與激光位移傳感器裝置（</b><b>5</b><b>）連接，激光位移傳感器裝置具有槽，槽內(nèi)分別安裝有左激光位移傳感器（</b><b>2</b><b>）、右激光位移傳感器（</b><b>4</b><b>）。本發(fā)明采用曲面采樣、重構(gòu)和圖像處理技術(shù)，用于模具曲面加工誤差和表面粗糙度的在機(jī)檢測(cè)裝置。</b>
【IPC分類】G01B11/30, G01B11/24
【公開號(hào)】CN105066915
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510481240
【發(fā)明人】吳石, 邊立健, 劉獻(xiàn)禮, 潘鵬飛, 徐健
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月7日