本技术涉及智能传感器超声测厚，具体涉及一种o型圈的尺寸高精度测量方法及系统。
背景技术：
1、o型圈是一种横截面为圆形的密封橡胶圈，通常由橡胶、硅胶、聚四氟乙烯和聚氨酯等合成材料制成。因为其密封效果好、价格低廉，被广泛应用于各类机械和工业设备中。o型圈的精度将决定其密封性能、兼容性和可靠性，高精尖技术领域对o型圈尺寸的精度提出较高的要求，因此对合成后的o型圈进行高精度测量是十分必要的。
2、o型圈主要包含两个尺寸参数：内径和截面直径(简称截径)。o型圈的尺寸往往较小，因此通常采用高精度的超声波对o型圈的尺寸进行测量，其内径较大，往往容易测量。但是对于小曲率的截面半径，当扫描点位于小曲率截面半径上时，超声波在传播过程中可能会遇到更多的曲面边缘，导致反射和散射现象的增加，从而影响对o型圈尺寸进行测量的精度。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种o型圈的尺寸高精度测量方法及系统，所采用的技术方案具体如下：
2、第一方面，本技术实施例提供了一种o型圈的尺寸高精度测量方法，该方法包括以下步骤：
3、获取o型圈上每个扫描点经超声脉冲信号反射后的所有反射脉冲信号，并利用包络检测法，提取o型圈上每个扫描点的所有反射脉冲信号中的回波包络；
4、根据o型圈上每个扫描点的各回波包络的光滑程度，以及各回波包络与第一个回波包络中反射脉冲信号的差异，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络相似度；
5、获取o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频及超声脉冲信号的频率，根据o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频与超声脉冲信号的频率的差异，结合所述包络相似度，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度；
6、根据o型圈上每个扫描点的各回波包络与其他扫描点中对应次序相同的回波包络在时间上的差异，结合所述回波置信度，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络评价因子；
7、基于o型圈上每个扫描点的所有回波包络的包络评价因子，结合每个扫描点接收到第一个回波包络的时间及速度，确定o型圈上每个扫描点的截径；
8、基于o型圈上所有扫描点的截径的最大值及最小值对o型圈的尺寸进行测量。
9、优选的，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络相似度的确定方法为：
10、分析o型圈上每个扫描点的各回波包络的拟合优度；
11、o型圈上每个扫描点的各回波包络对应的所有反射脉冲信号，组成o型圈上每个扫描点的各回波包络的超声反射序列；
12、分析o型圈上每个扫描点的各回波包络的超声反射序列与第一个回波包络的超声反射序列的距离；
13、o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络相似度为o型圈上每个扫描点的各回波包络的拟合优度与所述距离的比值。
14、优选的，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度的确定方法为：
15、根据o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频与超声脉冲信号的频率的差异，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频偏差度；
16、o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度的表达式为：式中，ai,j表示o型圈上第i个扫描点的第j个回波包络的回波置信度；bi,j表示o型圈上第i个扫描点的第j个回波包络的包络相似度；ci,j表示o型圈上第i个扫描点的第j个回波包络的基频偏差度；γ为大于0的预设常数。
17、优选的，所述o型圈上每个扫描的各回波包络的基频偏差度为o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频与超声脉冲信号的频率的差值取绝对值。
18、优选的，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络评价因子的确定方法为：
19、根据o型圈上每个扫描点的各回波包络与其他扫描点中对应次序相同的回波包络在时间上的差异，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波时间差异；
20、o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络评价因子为o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度与回波时间差异的比值。
21、优选的，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波时间差异的表达式为：式中，表示o型圈上第i个扫描点的第j个回波包络的回波时间差异；表示o型圈上第i个扫描点与第k个扫描点在第j个回波包络上对应时间区间的交并比；n表示o型圈上所有扫描点的数量；γ为大于0的预设常数。
22、优选的，所述o型圈上每个扫描点的截径的确定方法为：
23、基于o型圈上每个扫描点的所有回波包络的包络评价因子，结合o型圈上每个扫描点接收到第一个回波包络的时间，确定o型圈上每个扫描点的超声飞行时间；
24、获取超声波在o型圈中的传播速度，o型圈上每个扫描点的截径的表达式为：式中，di表示o型圈上第i个扫描点的截径；v表示超声波在o型圈中的传播速度；tofi表示o型圈上第i个扫描点的超声飞行时间。
25、优选的，所述o型圈上每个扫描点的超声飞行时间的确定方法为：
26、除去o型圈上每个扫描点的第一个回波包络外，将o型圈上每个扫描点的最大包络评价因子对应的回波包络，作为o型圈上每个扫描点的内圈回波包络；
27、o型圈上每个扫描点的超声飞行时间为o型圈上每个扫描点接收到内圈回波包络的时间与接收到第一个回波包络的时间的差值。
28、优选的，所述对o型圈的尺寸进行测量，包括：
29、将o型圈上所有扫描点的最小截径与所有扫描点的截径均值的差值，作为o型圈的公差范围的下限，将o型圈上所有扫描点的最大截径与所有扫描点的截径均值的差值，作为o型圈的公差范围的上限；
30、预设o型圈的容差范围，若o型圈的公差范围为容差范围的子集时，o型圈尺寸合格，反之，o型圈尺寸不合格。
31、第二方面，本技术实施例还提供了一种o型圈的尺寸高精度测量系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述一种o型圈的尺寸高精度测量方法的步骤。
32、本技术至少具有如下有益效果：
33、本技术通过分析o型圈上每个扫描点的各回波包络的光滑程度，以及o型圈上每个扫描点的各回波包络及第一个回波包络中所有对应反射脉冲信号的差异，结合o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频与超声脉冲信号的频率的差异，确定o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度，以排除杂波或环境噪声引起的虚假包络对o型圈尺寸测量的干扰。
34、本技术通过分析o型圈上每个扫描点的各回波包络与其他扫描点中对应次序相同的回波包络在时间上的差异，结合多径效应引起包络在时间区间上的关联特征，得到o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波时间差异，以排除多径效应引起的冗余包络对o型圈尺寸测量的干扰；基于所述回波置信度与回波时间差异得到o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络评价因子，由此得到o型圈上每个扫描点的及截径，最终结合所有扫描点的截径对o型圈的质量情况进行检测。
35、本技术通过分析单个扫描点上回波包络的时域形态学相似性特征和频域基频差异特征，以及多径效应引起的回波包络在时间区间上的关联特征，排除了杂波或环境噪声引起的虚假包络及多径效应引起的冗余包络对o型圈尺寸测量的干扰，提高了对o型圈内圈回波包络的识别准确度及对o型圈截径进行测量的精度。
1.一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络相似度的确定方法为：
3.如权利要求1所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波置信度的确定方法为：
4.如权利要求3所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描的各回波包络的基频偏差度为o型圈上每个扫描点的各回波包络的基频与超声脉冲信号的频率的差值取绝对值。
5.如权利要求1所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的包络评价因子的确定方法为：
6.如权利要求5所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的各回波包络的回波时间差异的表达式为：式中，表示o型圈上第i个扫描点的第j个回波包络的回波时间差异；表示o型圈上第i个扫描点与第k个扫描点在第j个回波包络上对应时间区间的交并比；n表示o型圈上所有扫描点的数量；γ为大于0的预设常数。
7.如权利要求1所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的截径的确定方法为：
8.如权利要求7所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述o型圈上每个扫描点的超声飞行时间的确定方法为：
9.如权利要求1所述的一种o型圈的尺寸高精度测量方法，其特征在于，所述对o型圈的尺寸进行测量，包括：
10.一种o型圈的尺寸高精度测量系统，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-9任意一项所述一种o型圈的尺寸高精度测量方法的步骤。
