一种压缩弹簧几何参数在线测量方法

摘要

本发明属于图像测试技术领域，涉及一种压缩弹簧几何参数在线测量方法，包括：遍历压缩弹簧三维点云数据，采用数据投影法逐步循环求解最佳垂直平面；通过遍历所有切片平面，求解压缩弹簧的半径和簧丝直径；为进一步获取弹簧的其他几何参数，按照单一方向对切片平面中得曲线逐一进行分析，获取得到弹簧最外边缘数据，在此基础上实现其他几何参数的求解。本发明提出的弹簧几何参数测量方法，是基于弹簧三维全面测量数据而得出的参数值，较二维测量方法具有更全面、准确的特点，且本发明可一次快速获取几乎全部的几何评价参数。

主权项

1.一种压缩弹簧几何参数在线测量方法，该方法借助多传感器系统从不同视场测量，并对多视场数据拼接获取弹簧完整三维数据，根据所采集的压缩弹簧三维点云数据得到圆柱型压缩弹簧的外径或圆锥型压缩弹簧的几何参数，包括下列步骤： （1）遍历压缩弹簧三维点云数据，记录点云数据坐标z的最大值点（x₁,y₁,z₁）和最小值点(x₂,y₂,z₂)； （2）假定平面方程cosα·x+cosβ·y+cosγ·z＝0，设α=0； （3）首先假设cosβ＝-|sinα|，依据公式求解cosγ，得到确定了参数的平面A；（4）将弹簧完整三维点云数据投影至该平面A，得到一系列二维坐标点数组Array1； （5）对数组Array1进行2D点最小凸包搜索，得到最小凸包轮廓线上的点序列数组Array2； （6）根据数组Array2求得该最小凸包轮廓线的最小包容圆MEC，并求解圆形度C； （7）对cosβ按步距s₁循环取值，并依次执行（3）-（6）步骤，直至cosβ＝|sinα|，记录每一步的圆形度C； （8）对α按照步距s₂进行循环取值，并依次执行（3）-（7）步骤，直至α=π，选择圆形度C最大时所对应的平面A作为最佳垂直平面，将其记作cosα₀·x+cosβ₀·y+cosγ₀·z＝0 （9）设圆形度C最大时对应的最小包容圆MEC的圆心坐标为(u₀,v₀)，以其半径R作为圆柱弹簧的外径或圆锥弹簧的最大外径； （10）求解平行于最佳垂直平面且通过最大值点（x₁,y₁,z₁）和最小值点(x₂,y₂,z₂)的两个平面，分别记为：a₀x+b₀y+c₀z+d₁＝0和a₀x+b₀y+c₀z+d₂＝0； （11）设d=d₁，对于当前垂直弹簧平面方程a₀x+b₀y+c₀z+d＝0，确定在该平面内的弹簧三维数据，并求解在其上的投影坐标，记录到点序列数组Array3，并记录点序列的数据个数N和当前d值； （12）采用高次方程对Array3数据进行拟合，搜索所得到的高次方程曲线，确定距圆心(u₀,v₀)的最大点E_p和最小点I_p，并求解E_p和I_p的距离D_i； （13）设定角度阈值，计算E_p和圆心(u₀,v₀)连线与X轴夹角是否接近0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°；若所求得的夹角接近其中一个角度，则将E_p对应的空间三维坐标记录在该角度所对应的数组中，设0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°分别对应数组Array_0、Array_45、Array_90、Array_135、Array_180、Array_225、Array_270、Array_315，求解所有D_i的平均值，得到簧丝直径； （14）对d按步距s₃循环取值，并依次进行（11）至（13）步骤计算，直至d=d₂； （15）找到各步中记录的点序列的数据个数N中的两个最大数值Nmax1和Nmax2，两个最大数值对应的d值分别为d_max1和d_max2，计算弹簧的长度L＝|d_max1-d _max2|。