接触式轮廓仪的工件形状自动标注数学模型研究

喻 雪

(兰州石化职业技术学院 信息处理与控制工程学院，甘肃 兰州 730060)

1 图像水平校正

同一工件在多次测量时，由于工件放置的位置或测量角度的不同，轮廓线会产生形变，从而导致轮廓线各个参数的计算值会存在差异[1,2]，所以首先需要对图像进行水平校正。

1.1 基于MATLAB的小波消澡

由于提供的轮廓仪测量数据较大(以2020高教社杯全国大学生数学建模D组题附件一工件1的down工作簿测量数据为研究数据)，得到的数据对轮廓线的拟合精度较低，所以首先需要对含噪且起伏较大的数据进行处理，使得到的数据尽可能平滑和平稳，进而从含噪的序列中提取最接近真实情况的有用信号。小波分析可以通过小波变换对给定的数据按不同的频率成分进行分解，为数据信号滤波，得到相对平滑和平稳的数据，所以利用MATLAB小波工具箱里消噪函数wden()[3]可以完成给定数据的除噪运算。

消噪函数为：Y=wden(X,’sqtwolog’,’s’,’sln’,lev,’db4’)，其中Y为滤波值，X为含噪原始建模数据列，sqtwolog为固定阈值形式，根据第一层小波分解的噪声水平估计进行调整(取scal=sln)，层数取lev=10，小波函数选择db4比较理想。

首先对给定的数据进行小波消躁，然后利用MATLAB散点作图，可以看出工件轮廓的大致图像如图1所示。

图1 消躁后工件轮廓的大致图像

1.2 图像几何校正算法

通过图像观察，图像可能发生了旋转、缩放和平移组合的变换，而仿射变换[4]是由三者组合成一个大变换矩阵，可以用来校正发生刚性形变的图像，所以利用仿射变换可以对图像进行水平校正。……