(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210364447.1 (22)申请日 2022.04.08 (71)申请人 浙江工业大 学 地址 310000 浙江省杭州市拱 墅区潮王路 18号 (72)发明人 邵益平　徐峰聪　陈俊　鲁建厦　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 专利代理师 冷红梅 (51)Int.Cl. G06V 10/44(2022.01) (54)发明名称 一种基于扩展离散模态分解的三维表面形 貌特征提取方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于扩展离散模态分解的 三维表面形貌特征提取方法， 获取零件表面形貌 的点云数据， 预处理后生成表面模型， 并设置力 学参数； 将表面模型投影至不同的模态基， 生成 多个离散模态， 分别计算各个离散模态的波长； 根据国标设置截止波长， 将各个波长范围划分至 表面形貌 特征中的一种， 对相同组的离散模态合 并得到零件的表面形貌特征。 本发 明的方法实现 了三维工程表 面形貌特征的提取， 并克服了传统 表面滤波方法中由于末端数值的缺失， 表面边界 和孔洞处发生卷积畸变， 造成数值失真的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 114663676 A 2022.06.24 CN 114663676 A 1.一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其特征在于， 所述方法 包括步骤： S1、 获取零件表面形貌的点云数据； S2、 对所述 点云数据进行 预处理； S3、 使用所述 点云数据生成表面模型； S4、 为所述表面模型设置力学参数； S5、 将所述表面模型投影至若干个不同的模态基， 生成所述表面模型的若干阶离散模 态； S6、 分别计算所述若干阶离 散模态的波长； S7、 根据表面形貌特征参数分别设置若干个截止波长， 所述截止波长将给定范围的波 长分别划分至所述表 面形貌特征中的一种， 根据所述截止波长将所述若干阶离散模态分类 为若干组分别代 表一种表面形貌特 征的模态组； S8、 分别对处于相同模态组的离 散模态进行合并， 得到零件的若干种表面形貌特 征。 2.如权利要求1所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述 步骤S5之后还 包括步骤S51、 设定N阶限制， 丢弃 所述N阶以后的离 散模态。 3.如权利要求1所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述表面形貌特 征具体包括： 形状误差、 波纹度和粗 糙度。 4.如权利要求3所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述步骤S7中， 结合表 面加工评定参数R a和Rz， 根据国际标准设置形状误差特征 的截止波长 λf、 波纹度特征的截止波长 λc和粗糙度特征的截止波长 λs； 波长大于 λf的离散模 态代表形状误差特征， 波长介于 λf与λc之间的离散模态代表波纹度特征， 波长介于 λc与λs之 间的离散模态代表粗糙度特征。 5.如权利要求1所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述 步骤S6的计算具体为： 对所述离散模态进行Riezs变化， 构造所述离散模态的单演信号， 计算得到所述离散模 态波长。 6.如权利要求1所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述 步骤S3中， 所述表面模型的生成方法具体为： 将所述点云数据网格化成三角网络， 将所述 三角网络曲面 生成为面， 得到表面模型。 7.如权利要求1所述的一种基于扩展离散模态分解的三维表面形貌特征提取方法， 其 特征在于， 所述 步骤S3中， 设置的力学参数分别为： 密度、 表面弹性模量、 泊松比。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114663676 A 2一种基于扩展离散模 态分解的三维表面形貌特征提取方 法 技术领域 [0001]本发明属于表面形貌分析技术领域， 具体涉及一种基于扩展离散模态分解的三维 表面形貌特 征提取方法。 背景技术 [0002]零件表面形貌是评价零件加工质量的一个重要指 标， 其对零件的制造成本和服役 性能有重要影响。 同时， 在零件加工过程中有很多因素如加工尺寸误差、 系统振动、 刀具磨 损、 零件与零件表层金属塑性变形等均影响表面形貌生成。 零件表面形貌存在多尺度性， 不 同尺度的表面形貌特征由不同频率的表面成分构成， 根据频率大小可将其分为低频成分特 征——形状误差、 中频成分特征——波纹度和高频成分特征——粗糙度。 这些表面成分特 征由不同的原因造成， 对零件的性能如耐磨性、 耐腐蚀性和密封性 等有着不同的影响。 [0003]工程表面滤波是提取零件三维表面形貌特征的关键技术。 目前高斯滤波器被视为 标准的滤波技术， 但高斯滤波器在表 面边界和孔洞处易 发生卷积畸变， 产生边界效应问题， 故出现了许多诸如区域高斯滤波、 样条滤波、 小波滤波和形态学滤波等滤波方法来减少末 端效应。 [0004]近年来， 出现了一种基于结构动力学问题的滤波方法， 通过求解结构动力学方程， 将测量的零件表面投影到特定的模态基中实现零件表面信号的特征提取， 提出了离散模态 分解 （DMD） 滤波方法。 与传统滤波方法对比， 它将三维表面形貌分为一系列的离散分量， 具 有更精细的分解尺度， 得到了更准确的各尺度表面成分， 有效得解决了在表面边界和孔洞 处的滤波畸变问题， 克服了末端效应， 但原始离散模态分解方法的各阶离散模态物理意义 和各表面形貌特 征尚不明确。 发明内容 [0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足， 本发明的目的之一是至少解决现有技术 中存在的上述问题之一或多个， 换言之， 本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多 个的一种基于扩展离 散模态分解的三维表面形貌特 征提取方法。 [0006]为了达到上述发明目的， 本发明采用以下技 术方案： 一种基于扩展离 散模态分解的三维表面形貌特 征提取方法， 方法包括 步骤： S1、 获取零件表面形貌的点云数据； S2、 对点云数据进行 预处理； S3、 使用点云数据生成表面模型； S4、 为表面模型设置力学参数； S5、 将表面模型投影至若干个不同的模态基， 生成表面模型的若干阶离 散模态； S6、 分别计算若干阶离 散模态的离 散模态波长； S7、 根据表面形貌特征参数分别设置若干个截止波长， 截止波长将给定范围的离 散模态波长 分别划分至表面形貌特征中的一种， 根据截止波长将若干阶离散模态分类为若说　明　书 1/5 页 3 CN 114663676 A 3