CN104422422A - 产品轮廓变形量分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种产品轮廓变形量分析系统，包括汇入模块、对齐模块、计算模块、查找模块、第一图形生成模块以及显示模块。汇入模块用于汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线；对齐模块用于将所述点云轮廓线与所述标准轮廓线对齐；计算模块用于计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值；查找模块用于找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列；第一图形生成模块用于将所述偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图；显示模块用于显示所述折线图。本发明还涉及一种产品轮廓变形量分析方法。

Description

产品轮廓变形量分析系统及方法

技术领域

本发明涉及一种产品检测系统及方法，特别是关于一种产品轮廓变形量分析系统及方法。

背景技术

近年来，随着计算机硬件性能的提高及价格的降低，其在扫描系统中被大量的引入。做法一般是使用扫描装置扫描产品以获得组成该产品轮廓线的点云（即由多个三维离散点组成的点的集合），而后将点云数据输入计算机，执行相应软件可对点云数据进行各种处理。目前，市面上的产品检测系统还没有对产品组装后的变形进行分析的功能，不能够分析产品组装后的变形情况，从而不便于产品组装应力的分析。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种产品轮廓变形量分析系统，能够分析产品轮廓的变形情况。

此外，还有必要提供一种产品轮廓变形量分析方法，能够分析产品轮廓的变形情况。

一种产品轮廓变形量分析系统，运行于计算设备中，该系统包括：

汇入模块，用于汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线；

对齐模块，用于将所述点云轮廓线与所述标准轮廓线对齐；

计算模块，用于计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值；

查找模块，用于找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列；

第一图形生成模块，用于将所述偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图；以及

显示模块，用于显示所述折线图。

一种产品轮廓变形量分析方法，运行于计算设备中，该方法包括：

汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线；

将所述点云轮廓线与所述标准轮廓线对齐；

计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值；

找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列；

将所述偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图；以及

显示所述折线图。

所述的产品轮廓变形量分析系统及方法通过将点云轮廓线构成偏差队列，并根据偏差队列内的点的偏差值生成一折线图，可方便用户直观地看出产品轮廓变形量的走势，为评判产品的成型品质提供了有效依据。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式的产品轮廓变形量分析系统的应用环境示意图。

图2为图1所示的产品轮廓变形量分析系统的功能模块图。

图3为本发明较佳实施方式的产品轮廓变形量分析方法的流程图。

图4为应用图3所示的产品轮廓变形量分析方法进行分析的产品的标准轮廓线及点云轮廓线的示意图。

图5为应用图3所示的产品轮廓变形量分析方法生成的折线图。

图6为应用图3所示的产品轮廓变形量分析方法生成的数值区间标示图。

图7为图3中步骤S2的具体作业流程图。

主要元件符号说明

计算设备	100
		产品轮廓变形量分析系统	10
存储设备	20
		处理器	30
扫描仪	40
		显示设备	50
汇入模块	11
		对齐模块	12
计算模块	13
		查找模块	14
第一图形生成模块	15
		第二图形生成模块	16
显示模块	17
		实线	L1
虚线	L2
		曲线	L3、L4
点	Pmax、Pmin

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明产品轮廓变形量分析系统较佳实施例的应用环境示意图。产品轮廓变形量分析系统10运行于计算设备100中。该计算设备100还包括存储设备20、处理器30、扫描仪40及显示设备50。在本实施例中，产品轮廓变形量分析系统10以软件程序或指令的形式安装在存储设备20中，并由处理器30执行。扫描仪40用于对所述产品进行扫描并获得构成产品的轮廓线的点云，即，产品由多条轮廓线构成，而每一轮廓线由点云构成，即点云轮廓线。存储设备20存储产品的标准图形及扫描仪40扫描获得的点云轮廓线。产品的标准图形由多根标准轮廓线构成。所述存储设备20还存储产品轮廓变形量分析系统10的程序代码及运行过程中所需的数据。显示设备50显示产品轮廓变形量分析系统10的分析结果。

请参阅图2，产品轮廓变形量分析系统10包括汇入模块11、对齐模块12、计算模块13、查找模块14、第一图形生成模块15、第二图形生成模块16以及显示模块17。对齐模块12包括整体对齐单元121以及局部对齐单元123。产品轮廓变形量分析系统10的各模块的功能将在图3至图7中进行详细描述。

请参阅图3，本发明较佳实施方式的产品轮廓变形量分析方法包括如下步骤：

步骤S1：汇入模块11汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线。例如，如图4中，实线L1表示产品的标准图形中的其中一条标准轮廓线；由多个十字点构成的虚线L2表示通过扫描获得的产品的点云轮廓线；每一十字点即为一个构成点云的点。

步骤S2：对齐模块12用于将所述产品点云轮廓线与所述产品的标准轮廓线对齐。所述对齐是指通过移动、旋转等操作，使两根曲线特征相似的地方尽量贴近。

步骤S3：计算模块13计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值。所述偏差值为点云轮廓线的点到产品标准轮廓线的最近距离，用于表征所述点云轮廓线相对于所述标准轮廓线的变形量。

步骤S4：查找模块14找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点云轮廓线中的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列。设最大偏差值对应的点为点Pmax(如图5所示)。在本实施方式中，查找所述预设范围内的点可以有如下两种方式：一种是选取点Pmax两侧0~Nmm范围内所有点构成所述偏差队列，N的取值可以根据需要设定；另一种是查找点Pmax两侧预设范围内偏差值最小的点，取找出的偏差值最小的两个点及二者之间的所有点构成所述偏差队列。查找点Pmax两侧偏差值最小的点具体可通过如下方法：从点Pmax开始，逐一比对点Pmax的其中一侧的点的偏差值，当连续出现M次后一点比前一点的偏差值大时，则停止比对。此时在完成的多次比对中，偏差值最小的点则为点Pmin(如图5所示)。M的取值可以根据需要取二、三或者更大的整数。由于点Pmax到点Pmin之间的点的偏差值并不是依次减小的，而是中间可能会出现震荡，例如，从点Pmax开始至其后面第4个点，都是后一点比前一点的偏差值小，而第5点的偏差值比第4点大，但是，从第5点开始至点Pmin，又是后一点的偏差值比前一点小。此时，第5点仅出现一次后一点的偏差值比前一点的偏差值大，其后的点的偏差值都依次减小，显然，第5点并不是要找的偏差值最小的点。而从点Pmin开始，则开始连续出现两次或者更多次的后一点的偏差值比前一点大，说明点Pmin后的点的偏差值依次增大，点Pmin才是整体上偏差值最小的点。按照相同的方法在点Pmax的另一侧查找另一个偏差值最小的点Pmin。此时两个点Pmin及二者之间的点构成所述偏差队列。

步骤S5：第一图形生成模块15将偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图。具体为，请参阅图6，将偏差队列内所有点的偏差值依次按照分布于一x-y坐标图中，且相邻偏差值之间用直线连接，从而构成一折线图。其中，纵坐标y表示偏差值的大小，横坐标x表示每一偏差值对应的点的编号。

步骤S6：第二图形生成模块16用于根据点云轮廓线、标准轮廓线及点云轮廓线中各点的偏差值生成一数值区间标示图(如图5所示)，以指明点云轮廓线中每一点对应的偏差值所属的数值区间。在本实施例中，第二图形生成模块16根据点云轮廓线中的点所在的不同数值区间，采用不同的颜色进行标示。例如，若点云轮廓线中某一点与产品的标准轮廓线的偏差值小于等于0.10mm，则用绿色标示该点；若该点到产品的标准轮廓线的偏差值大于0.10mm且小于等于0.20mm，则用黄色标示该点；若该点到产品的标准轮廓线的偏差值大于0.20mm，则用红色标示该点。在所述数值区间标示图中，曲线L3表示标准上偏差线，曲线L4表示标准下偏差线，也就是说，当点云轮廓线中的点落入曲线L3或者曲线L4以外，则说明该点的偏差值超出容许范围。因此，用户通过观察标示后的点云轮廓线图形即可直观地了解产品的变形情况。例如，绿色部分代表没有变形，黄色部分代表变形在容许范围内，红色部分代表变形超出容许范围。

值得说明的是，上述步骤S5及步骤S6没有先后顺序。

步骤S7：显示模块17将所述折线图及数值区间标示图整合于同一张图片并显示于显示设备50上。如此，用户不仅可通过色谱表示图直观地了解产品的变形情况，还可通过折线图直观地看出产品轮廓变形的走势，给产品制造品质判断提供有效的判断依据。

请参阅图7，为图3中步骤S2的具体作业流程图。

步骤S21：整体对齐单元121采用最佳拟合法（BestFit）将点云轮廓线与标准轮廓线进行整体对齐。具体为，整体对齐单元121利用最小二乘法进行对齐判断，其公式为：

其中，为产品的标准轮廓线中的点坐标，为产品点云轮廓线中的点坐标，为所取点的个数。产品的点云轮廓线中的所有点到产品的标准轮廓线的距离的平方和的平均值达到最小，则表明产品的点云轮廓线与产品的对应的标准轮廓线整体达到最佳对齐。若产品的点云轮廓线中的所有点到产品的标准轮廓线的距离的平方和的平均值未达到最小，则对该点云轮廓线进行移动、旋转等操作，直到达到最佳对齐。

步骤S22：局部对齐单元123将完成整体对齐后的点云轮廓线再与对应的标准轮廓线进行局部对齐，即，将点云轮廓线的局部与标准轮廓线对应的局部同样利用最小二乘法进行对齐。在进行局部选取的时候，局部对齐单元123可以构建一矩形框，该矩形框沿着该点云轮廓线的走向连续对该点云轮廓线进行局部截取，然后将每一次局部截取时位于该矩形框内的所有点利用最小二乘法进行对齐判断，实现局部对齐。

所述的产品轮廓变形量分析系统及方法通过将点云轮廓线构成偏差队列，并根据偏差队列内的点的偏差值生成一折线图，可方便用户直观地看出产品轮廓变形量的走势，为评判产品的成型品质提供了有效依据。

Claims (10)

1.一种产品轮廓变形量分析系统，运行于计算设备中，其特征在于，该系统包括：

汇入模块，用于汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线；

对齐模块，用于将所述点云轮廓线与所述标准轮廓线对齐；

计算模块，用于计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值；

查找模块，用于找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列；

第一图形生成模块，用于将所述偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图；以及

显示模块，用于显示所述折线图。

2.如权利要求1所述的产品轮廓变形量分析系统，其特征在于：所述对齐模块包括：

整体对齐单元，用于采用最小二乘法将点云轮廓线与标准轮廓线进行整体对齐；以及

局部对齐单元，用于将完成整体对齐后的点云轮廓线再通过最小二乘法与对应的标准轮廓线进行局部对齐。

3.如权利要求2所述的产品轮廓变形量分析系统，其特征在于：所述局部对齐单元通过构建一矩形框，该矩形框沿着该点云轮廓线的走向连续对该点云轮廓线进行局部截取，然后将每一次局部截取时位于该矩形框内的所有点利用最小二乘法进行对齐判断，实现局部对齐。

4.如权利要求1所述的产品轮廓变形量分析系统，其特征在于：所述查找模块通过查找最大偏差值对应的点两侧偏差值最小的点，将所查找到的两个偏差值最小的点及二者之间的所有点构成所述偏差队列。

5.如权利要求1所述的产品轮廓变形量分析系统，其特征在于，所述产品轮廓变形量分析系统还包括：

第二图形生成模块，用于根据点云轮廓线、标准轮廓线及点云轮廓线中各点的偏差值生成一数值区间标示图，以指明点云轮廓线中每一点对应的偏差值所属的数值区间；

其中，显示模块在显示所述折线图时，将所述数值区间标示图与所述折线图一起进行显示。

6.一种产品轮廓变形量分析方法，运行于计算设备中，其特征在于，该方法包括：

(a)汇入产品的标准图形的标准轮廓线以及通过扫描获得的产品的点云轮廓线；

(b)将所述点云轮廓线与所述标准轮廓线对齐；

(c)计算对齐后的点云轮廓线中的每一点相对于标准轮廓线的偏差值；

(d)找出所有偏差值中的最大偏差值对应的点，并找出该最大偏差值对应的点附近预设范围内的点，形成一偏差队列；

(e)将所述偏差队列内所有点的偏差值生成一折线图；以及

(f)显示所述折线图。

7.如权利要求6所述的产品轮廓变形量分析方法，其特征在于：步骤(b)具体包括：

(g)采用最小二乘法将点云轮廓线与标准轮廓线进行整体对齐；以及

(h)将完成整体对齐后的点云轮廓线再通过最小二乘法与对应的标准轮廓线进行局部对齐。

8.如权利要求7所述的产品轮廓变形量分析方法，其特征在于：步骤(h)具体为：

构建一矩形框；

该矩形框沿着该点云轮廓线的走向连续对该点云轮廓线进行局部截取；

将每一次局部截取时位于该矩形框内的所有点利用最小二乘法进行对齐判断，实现局部对齐。

9.如权利要求6所述的产品轮廓变形量分析方法，其特征在于：步骤(d)中，形成偏差队列的方法具体为：

查找最大偏差值对应的点两侧偏差值最小的点，将所查找到的两个偏差值最小的点及二者之间的所有点构成所述偏差队列。

10.如权利要求6所述的产品轮廓变形量分析方法，其特征在于，该方法还包括：

根据点云轮廓线、标准轮廓线及点云轮廓线中各点的偏差值生成一数值区间标示图，以指明点云轮廓线中每一点对应的偏差值所属的数值区间；

其中，步骤(h)具体为：将所述数值区间标示图与所述折线图一起进行显示。