本發(fā)明屬于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程控制，特別是涉及一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的質(zhì)量監(jiān)測方法幾乎都只針對可以擬合光滑曲面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并且都假設(shè)封閉曲面，關(guān)于監(jiān)測具有邊界的復(fù)雜3d點(diǎn)云數(shù)據(jù)的研究很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法。

2、本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，包括：

3、獲取零件的非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

4、求解所述非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的lb算子譜；

5、基于lb算子譜與0組合，計(jì)算每個時間點(diǎn)的交叉項(xiàng)秩，所述交叉項(xiàng)秩包括第一反秩和最后反秩；

6、基于所述交叉項(xiàng)秩構(gòu)建非參數(shù)cusum控制圖，所述非參數(shù)cusum控制圖包括ar1-cusum控制圖和arp-cusum控制圖；

7、確定非參數(shù)cusum控制圖的性能指標(biāo)平均運(yùn)行鏈長arl。

8、進(jìn)一步地，所述零件的非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括從受控零件中采集的歷史數(shù)據(jù)和在每個時間點(diǎn)n采集的實(shí)際生產(chǎn)零件的在線三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其中，從受控零件中采集的歷史數(shù)據(jù)記為x-m+1,...,x0，每個時間點(diǎn)n采集的實(shí)際生產(chǎn)零件的在線三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)記為xn。

9、進(jìn)一步地，求解所述非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的lb算子譜，包括：

10、將存放非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的obj文件轉(zhuǎn)換為off文件，off文件中保留點(diǎn)坐標(biāo)和三角網(wǎng)格坐標(biāo)信息；

11、讀取off文件中的點(diǎn)坐標(biāo)和三角網(wǎng)格坐標(biāo)信息，根據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)和三角網(wǎng)格坐標(biāo)信息估計(jì)離散網(wǎng)格的lb算子譜；

12、根據(jù)預(yù)設(shè)條件對離散網(wǎng)格的lb算子譜進(jìn)行裁剪，得到非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的lb算子譜。

13、進(jìn)一步地，基于lb算子譜與0組合，計(jì)算每個時間點(diǎn)的交叉項(xiàng)秩，所述交叉項(xiàng)秩包括第一反秩和最后反秩，包括：

14、將p維lb算子譜x(i)＝(x1(i),x2(i),...,xp(i))′與0組合形成序列y(i):＝(x1(i),x2(i),...,xp(i),0)′，定義b(i)＝(b1(i),b2(i),...,bp(i),bp+1(i))′為反秩向量，b(i)是{1,2,...,p,p+1}的置換，使得其中，p為lb算子譜的特征值個數(shù)，為y(i)的順序統(tǒng)計(jì)量，b(i)中各分量在{1,2,...,p,p+1}中取值；

15、對于第一反秩b1(i)，將1分配給其所有測量值中值最小的元素，將0分配給其他值；

16、對于最后反秩bp+1(i)，將1分配給其所有測量值中值最大的元素，將0分配給其他值。

17、進(jìn)一步地，所述ar1-cusum控制圖和arp-cusum控制圖均為基于pearson卡方檢驗(yàn)的非參數(shù)cusum控制圖。

18、進(jìn)一步地，基于所述交叉項(xiàng)秩構(gòu)建非參數(shù)cusum控制圖，包括：

19、構(gòu)建非參數(shù)cusum控制圖的統(tǒng)計(jì)量，并基于所述統(tǒng)計(jì)量設(shè)計(jì)非參數(shù)cusum控制圖，非參數(shù)cusum控制圖的統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算公式為：

20、

21、式中，是一個頻數(shù)向量，它的第p個維度上的元素表示在第n個lb算子譜中，序列最小值位于第p個維度上的觀測值的累計(jì)觀測數(shù)量；表示相對應(yīng)的累計(jì)期望數(shù)量；

22、根據(jù)ic過程中生產(chǎn)零件的lb算子譜估算相對頻率g1，設(shè)置非參數(shù)cusum控制圖的平均運(yùn)行鏈長arl0與參考常數(shù)k，以確定非參數(shù)cusum控制圖的控制限h。

23、進(jìn)一步地，對于ar1-cusum控制圖，令為兩個((p+1)×1)維的列向量，并且有如下的迭代關(guān)系：

24、

25、其中，k1≥0，k1是控制圖的參考常數(shù)；diag(a)為對角矩陣，其對角元素為向量a的對應(yīng)元素；上標(biāo)obs和exp分別表示觀測計(jì)數(shù)和期望計(jì)數(shù)；cn表示迭代過程中間計(jì)算值；

26、對于arp-cusum控制圖，令為兩個((p+1)×1)維的列向量，并且有如下的迭代關(guān)系：

27、

28、其中，kp+1是控制圖的參考常數(shù)。

29、進(jìn)一步地，ar1-cusum控制圖的控制限h1的確定過程為：

30、步驟一.在第i次迭代中，在區(qū)間內(nèi)使用基于與分布無關(guān)思想的迭代二分搜索算法搜索控制限h1，表示第i次迭代時，控制限搜索區(qū)間的下界與上界；當(dāng)i＝1時，定義其中uh為滿足h1＝uh時ar1-cusum圖的arl0值大于預(yù)先給定的arl0的上界；

31、步驟二.根據(jù)采集的歷史數(shù)據(jù)估算b1(i)的相對頻率g1，根據(jù)相對頻率g1生成一系列獨(dú)立同分布的多項(xiàng)式隨機(jī)向量ξ1，多項(xiàng)式隨機(jī)向量ξ1被用作階段ii觀測值，將ar1-cusum控制圖的控制限的值應(yīng)用于ar1-cusum控制圖，并記錄每次的運(yùn)行鏈長rl；表示第i次迭代時控制限h1的值；

32、步驟三.重復(fù)步驟二n次，計(jì)算所得到的n個運(yùn)行鏈長rl的平均值，記為

33、步驟四.若成立，則停止二分搜索算法，令h1的搜索值為其中ε為百分?jǐn)?shù)、表示搜索精度；若且未達(dá)到最大迭代次數(shù)q，則進(jìn)行下一次迭代，即跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟一；若且達(dá)到最大迭代次數(shù)q，則停止二分搜索算法，令h1＝h(q)；h(q)表示第q次迭代時控制限h1的值。

34、進(jìn)一步地，arp-cusum控制圖的控制限hp+1的確定過程與ar1-cusum控制圖的控制限h1的確定過程相同。

35、本發(fā)明的有益效果是：

36、(1)本發(fā)明運(yùn)用流形學(xué)習(xí)的方法將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為lb算子譜，有效的解決了三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)時存在著嚴(yán)重的信息損失問題以及在處理非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)時，面臨著三維點(diǎn)云配準(zhǔn)(registration)的難題；

37、(2)本發(fā)明提出的非參數(shù)cusum控制圖，與以往基于秩統(tǒng)計(jì)量的方法不同，它是基于lb算子譜的反秩信息，這給在線監(jiān)控lb算子譜提供了一種新的思路；

38、(3)本發(fā)明所提出的ar1-cusum、arp-cusum控制圖能夠有效地對三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的lb算子譜進(jìn)行監(jiān)控，同時對小偏移更加敏感，能更好對非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

技術(shù)特征：

1.一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，所述零件的非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括從受控零件中采集的歷史數(shù)據(jù)和在每個時間點(diǎn)n采集的實(shí)際生產(chǎn)零件的在線三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其中，從受控零件中采集的歷史數(shù)據(jù)記為x-m+1,...,x0，每個時間點(diǎn)n采集的實(shí)際生產(chǎn)零件的在線三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)記為xn。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，求解所述非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的lb算子譜，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，基于lb算子譜與0組合，計(jì)算每個時間點(diǎn)的交叉項(xiàng)秩，所述交叉項(xiàng)秩包括第一反秩和最后反秩，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，所述ar1-cusum控制圖和arp-cusum控制圖均為基于pearson卡方檢驗(yàn)的非參數(shù)cusum控制圖。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，基于所述交叉項(xiàng)秩構(gòu)建非參數(shù)cusum控制圖，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，對于ar1-cusum控制圖，令為兩個((p+1)×1)維的列向量，并且有如下的迭代關(guān)系：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，ar1-cusum控制圖的控制限h1的確定過程為：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，其特征在于，arp-cusum控制圖的控制限hp+1的確定過程與ar1-cusum控制圖的控制限h1的確定過程相同。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種面向非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量監(jiān)控方法，屬于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)領(lǐng)域。所述質(zhì)量監(jiān)控方法包括：獲取零件的非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；求解所述非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的LB算子譜；基于LB算子譜與0組合，計(jì)算每個時間點(diǎn)的交叉項(xiàng)秩，所述交叉項(xiàng)秩包括第一反秩和最后反秩；基于所述交叉項(xiàng)秩構(gòu)建非參數(shù)CUSUM控制圖，所述非參數(shù)CUSUM控制圖包括AR1?CUSUM控制圖和ARp?CUSUM控制圖；確定非參數(shù)CUSUM控制圖的性能指標(biāo)平均運(yùn)行鏈長ARL。本發(fā)明解決了三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為二維數(shù)據(jù)時存在著嚴(yán)重的信息損失問題，以及在處理非結(jié)構(gòu)化三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)時面臨著三維點(diǎn)云配準(zhǔn)的難題。

技術(shù)研發(fā)人員：王志瓊,胡珂,何萍萍,馬彥輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9