(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 202211153643.0 (22)申请日 2022.09.21 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 王爱增　徐振兴　赵罡　 (74)专利代理 机构 北京慕达星云知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 11465 专利代理师 符继超 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本 库的构建方法 (57)摘要 本发明公开了一种大规模包含缺陷直齿圆 柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 通过基本特 征组合来表 示复杂的缺陷结构， 再结合实际缺陷 的出现位置将上述缺陷结构添加到正常机械零 件中， 并利用二次开发技术实现上述缺陷模型的 自动生成， 改善人为收集策略于模型类别、 质量 上的不可控性， 为深度学习技术在工业领域的进 一步应用提供数据基础， 提高缺陷模型的真实 性， 可支持后续各分辨率的重采样工作， 扩大数 据库的应用范围。 权利要求书2页 说明书8页 附图9页 CN 115422683 A 2022.12.02 CN 115422683 A 1.一种大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： 步骤1： 构建正常零件库， 预设缺陷类型、 基本特征类别以及待构建样本库中缺陷规则； 正常零件库中包括 正常齿轮模型、 基本参数及标识齿关键点信息； 步骤2： 基于直齿圆柱齿轮 中各类缺陷的真实拓扑结构， 利用基本特征类别中基本特征 的组合表示各类缺陷的外形， 构建缺陷结构规则； 步骤3： 采集实际直齿圆柱齿轮 中各类缺陷的位置信息， 映射各类缺陷的基本特征与所 述正常齿轮模型的相对位置， 构建缺陷位置规则； 步骤4： 根据步骤1中预设的缺陷规则建立各类缺陷频次调控约束； 步骤5： 根据所述正常齿轮模型， 结合所述缺陷结构规则和所述缺陷位置规则建立样本 库构建模型， 生成缺陷齿轮样本， 利用所述各类缺陷频次调控约束调整所述样本库构建模 型生成的缺陷齿轮样本的类型， 样本构建模型生成的所有缺陷齿轮样本组成大规模包含齿 面缺陷的直齿圆柱齿轮CAD模型样本库。 2.根据权利要求1所述的大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 其 特征在于， 缺陷类型包括点蚀、 胶合、 轮齿折断和齿面磨损； 基本特征类别中的基本特征包 括圆柱体凹槽、 长方体凹槽和三 棱柱凹槽 。 3.根据权利要求1所述的大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 其 特征在于， 构建缺陷位置规则的具体过程 为： 步骤31： 确定直齿圆柱齿轮中单齿缺陷位置； 步骤311： 构建单齿的草图平面， 以及位于草图平面上齿面的缺陷； 步骤312： 根据草图平面确定各类缺陷在齿面 坐标系的变动范围； 步骤32： 根据正常齿轮模型对应的标识齿关键点信息 中的关键点坐标确定各齿在齿轮 坐标系中的位置， 依次进行每 个单齿缺陷位置在正常零件的齿间转换， 获得缺陷位置规则； 齿轮不同齿间， 各齿上相对位置相同的关键点 坐标转换公式为： 其中， NG为齿轮的齿数； 若标识齿上的关键点p的坐标为(x,y)， 则间隔n齿的随机示例齿 上与关键点p相对位置相同的关键点p`的坐标值 为(x`,y`)。 4.根据权利要求1所述的大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 其 特征在于， 步骤4的具体实现过程 为： 步骤41： 预设待构建样本库的数据格式； 步骤42： 根据数据格式确定数据采集策略； 步骤43： 根据数据采集策略和缺陷规则， 构建各类缺陷频次调控约束， 计算获得均衡参 数； 各类缺陷频次调控约束表示 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422683 A 2其中， i表示各类齿 面缺陷中的一种缺陷； xi表示各类缺陷对应的均衡参数； p 表示CAD模 型样本库中样 本的序号； nall表示样本库中CAD模 型总数； n表 示齿面缺陷总数； m表 示各类齿 面缺陷中一种缺陷的序号； Np,i和Np,m分别表示p模型中i种缺陷和m种缺陷的数量； NFp,i和 NFp,m分别表示p模 型中i种缺陷和m种缺陷包含的基本特征数； FSp,i和FSp,m分别表示p模型中 i种缺陷和m种缺陷包 含的各个 基本特征的面数。 5.根据权利要求4所述的大规模包含缺陷直齿圆柱齿轮CAD模型样本库的构建方法， 其 特征在于， 步骤5的具体过程 为： 步骤51： 从正常零件库中选择正常齿轮模型作为待添加缺陷齿轮模型， 并读取其对应 的齿数、 标识齿关键点信息； 步骤52： 确定待构建样本库中待生成的缺陷类型； 步骤53： 按照缺陷添加顺序依次确定缺陷参数； 缺陷添加顺序为按照点蚀、 胶合、 断齿 和磨损依 次进行判断添加； 缺陷参数包括缺陷数量、 缺陷所在齿数和组成缺陷基本特征数 量； 步骤54： 根据待生成的缺陷类型和缺陷参数， 结合缺陷结构规则和缺陷位置规则利用 CreatePocketF eature函数在待添加缺陷齿轮模型中创建缺陷， 生成缺陷齿轮样本； 步骤55： 根据均衡参数控制各种类型的缺陷齿轮样本数量， 生成的所有缺陷齿轮样本 构成直齿圆柱齿轮CAD模型样本库。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422683 A 3