以计算几何为基础的圆度误差评定算法

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1、第33卷第6期宇航学报Vol．33No．62012年6月JournalofAstronauticsJune2012以计算几何为基础的圆度误差评定算法1，2221吴伟仁，姜黎，张之敬，节德刚(1．探月与航天工程中心，北京100037;2．北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081)摘要:为提高微小型结构件圆度误差评定的准确性和快速性，本文研究提出一种基于计算几何的圆度误差评定算法。该算法利用计算几何中的凸包理论，将圆轮廓采样点集依据凸点判定准则进行分类，形成外接圆和内接圆两个点集，用较少的数据点进行后期拟合计算;在此基础上，建立了三种改进的圆度误差评定方法的

2、优化算法，包括最小外接圆法(MCC)、最大内接圆法(MIC)和最小包容区域法(MZC);将改进的算法应用于圆度误差测量中，实验结果表明:采用同一组测量数据时，本文提出的算法与传统算法相比较，大大降低了后期数据拟合的时间，极大提高了圆度误差评定方法的效率。关键词:显微检测;圆度误差;评定方法;凸包理论;数据拟合中图分类号:TG806文献标识码:A文章编号:1000-1328(2012)06-0816-07DOI:10．3873/j．issn．1000-1328．2012．06．019NovelMethodsforRoundnessErrorEvaluationBa

3、sedonComputationalGeometry1，2221WUWei-ren，JIANGLi，ZHANGZhi-jing，JIEDe-gang(1．LunarExplorationandAerospaceEngineeringCenter，Beijing100037，China;2．SchoolofMechanicalandVehicularEngineering，BeijingInstituteOfTechnology，Beijing100081，China)Abstract:Inordertoimproveaccuracyandefficiencyfo

4、rRoundnessErrorEvaluation(REE)inmicropartmeasurements，anovelalgorithmbasedonComputationalGeometryisdevelopedinthispaper．InthealgorithmtheconvextheoryhullofComputationalGeometryisusedtoidentifyrelevantdataforthefollowingREE．ComparedwithtraditionalREEmethods，theidentificationprocesscan

5、improvecomputationalperformancesignificantly．Basedontheidentificationprocess，threeoptimizedalgorithms，MinimumCircumscribedCircle(MCC)，MaximumInscribedCircle(MIC)andMinimumZoneCircle(MZC)，arealsodesigned．SimulationresultsofREEshowthattheefficiencyofREEisenhancedobviously．Keywords:Micr

6、oscopeinspection;Roundnesserror;Evaluationmethods;Convexhulltheory;Datafitting速、直观的优点，更适合微小型结构件的精密测0引言［3］量。［4］目前，微小型结构件应用于航空航天、微机电系由于微小型结构件微观边缘轮廓复杂，使用统(MEMS)等各个领域，如微型航天器、微小卫星等不同的数据拟合方法和测量算法即使测量同一几何［1－2］产品。这些产品的广泛应用对微小型装置的功要素，所得测量结果都将存在较大差别，这极大地影能、性能及可靠性等要求不断提高，因此，对于应用响了零件合格性判断。圆度误差评价

7、作为形状误差于其中的微小型结构件几何量的精密检测技术也随检测中的基本要素之一，在机械产品制造、航空航天之成为了国内外研究的热点。其中显微视觉辅助以和自动化检测领域中起着非常重要的作用。目前，精密机械移动的方法相对于三坐标测量机等具有快对于圆度误差的评定方法，最小二乘法因其理论成收稿日期:2011-10-13;修回日期:2012-02-14基金项目:国家自然科学基金资助项目(51075035);北京市优秀人才资助计划(2010D00911000002)第6期吴伟仁等:以计算几何为基础的圆度误差评定算法817熟、算法简便易行等优点，应用最为普遍，但不满足分的。无论选

8、用何种圆心，均以实际被测