CN107850552A - 碳纤维增强塑料组件的光学检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其中通过保持用于待检测的对象的表面的焦距以及使成像装置的光轴和待检测的对象的表面的法线相同来执行检测。本发明的一实施例涉及的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，包括以下步骤：(a)收集待检测的对象的表面的形状数据；(b)基于待检测的对象的表面的形状数据来计算待检测的对象的表面与成像装置之间的距离，并且计算成像装置的光轴与待检测的对象的表面的法线之间的角度；(c)移动成像装置，使得待检测的对象的表面与成像装置之间的距离和成像装置的焦距相同；以及(d)调整成像装置的角度，使得成像装置的光轴与待检测的对象的表面的法线相同。

Description

碳纤维增强塑料组件的光学检测方法
技术领域
本公开内容涉及一种碳纤维增强塑料材料产品的光学检测方法，尤其涉及一种在由CFRP(碳纤维增强塑料)材料制成的产品的形成有内外弯曲表面的表面上以快速度和高精度进行光学检测的方法。
背景技术
当通常对待检测的对象进行光学检测时，光学检测装置的成像装置需要复杂的操作，以最小化形成有弯曲表面的形状的表面的检测误差。与光源的关于弯曲表面的法线的入射角和反射角相对应的成像装置的图像捕捉角度和成像装置的透镜与弯曲表面之间的距离将作为复杂操作的参考。
当待检测的对象是平面时，可以在恒定地保持初始确定的成像装置的图像捕捉角度以及成像装置的透镜与表面之间的距离的同时进行光学检测。然而，当待检测的对象是弯曲表面时，成像装置的透镜与表面之间的距离以及弯曲表面的法线的方向根据检测位置持续变化。因此，在对弯曲表面的检测中，重要的是对于弯曲表面的法线恒定地保持成像装置的图像捕捉角度以及成像装置的透镜与表面之间的距离。
碳纤维增强塑料的缩写是CFRP，并且碳纤维增强塑料(CFRP)材料是由多个碳纤维和多个热固性树脂制成的复合材料。因为由于碳纤维增强塑料(CFRP)材料的特性可以生产各种形状的产品，因此由碳纤维增强塑料(CFRP)制成的产品可以包括由弯曲率大的弯曲表面构成的形状。此外，碳纤维增强塑料(CFRP)材料被用于大尺寸产品已经增加。
因此，光学检测装置需要对弯曲率大的表面进行精确检测，同时需要对大尺寸表面进行快速检测。
发明内容
技术问题
本公开内容所解决的技术问题是提供一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，通过恒定地保持成像装置的透镜与弯曲表面之间的距离并且根据弯曲表面的法线的方向改变成像装置的图像捕捉角度而快速度和高精度执行该方法，使得当对由碳纤维增强塑料(CFRP)材料制成的产品的弯曲表面进行光学检测时，弯曲表面的法线与成像装置的光轴相同。
技术方案
旨在解决上述技术问题的本公开内容，在对碳纤维增强塑料(CFRP)组件进行光学检测的方法中，提供了一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：收集待检测的对象的表面的形状数据；基于所述待检测的对象的表面的所述形状数据计算所述待检测的对象的表面与成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的表面的法线之间的角度；移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同；以及调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的表面的法线相同。通过使保持成像装置的透镜与弯曲表面之间的距离以及在弯曲表面的法线与成像装置的光轴之间进行匹配被同时进行，上述配置具有能够容易地以快速度和高精度进行光学检测的效果。
有益效果
根据本公开内容的实施例，由于在检测之前，成像装置与待检测的对象的表面之间的距离始终保持恒定，因此可以收集具有相同清晰度水平的检测材料。
此外，根据本发明的实施例，通过根据弯曲表面的法线的方向改变图像捕捉角度，使得弯曲表面的法线与成像装置的光轴相同，并因此检测误差可以最小化。
进一步地，根据本发明的实施例，同时执行保持成像装置的透镜与弯曲表面之间的距离以及使弯曲表面的法线与成像装置的光轴相同，并因此可以容易地以快速度和高精度进行光学检测。
本公开内容的效果不限于上述效果，并且应当理解，包括在说明书和权利要求书中记载的从其配置中可推知的全部效果。
附图说明
图1是根据本公开内容的实施例的对碳纤维增强塑料(CFRP)组件进行光学检测的方法的流程图；
图2是根据本公开内容的实施例的保持成像装置的焦距的状态的示例性视图；
图3是根据本公开内容的实施例的成像装置的光轴与待检测的对象的表面的法线相同的状态的示例性视图；
图4是碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置的示意性透视图。
具体实施方式
为解决上述技术问题，本公开内容的实施例提供一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)收集待检测的对象的表面的形状数据；(b)基于所述待检测的对象的所述表面的所述形状数据计算所述待检测的对象的所述表面与成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线之间的角度；(c)移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同；以及(d)调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同。
在本公开内容的实施例中，可以执行步骤(a)，以对所述待检测的对象的朝向所述成像装置的所述表面的所述形状数据进行收集。
在本公开内容的实施例中，可以执行步骤(b)，以通过对所述待检测的对象的所述形状数据设置至少三个参考点来计算从所述成像装置到所述待检测的对象的所述表面的垂直距离。
在本公开内容的实施例中，可以执行步骤(b)，以通过对所述待检测的对象的所述形状数据设置至少三个参考点来计算使所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同的角度。
在本公开内容的实施例中，可以执行步骤(c)，以使所述成像装置在垂直方向上往复运动。
在本公开内容的实施例中，可以执行步骤(d)，以使所述成像装置以摆动运动进行操作。
在本公开内容的实施例中，所述步骤(c)和(d)可以同时执行。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，包括：成像装置，被配置为对待检测的对象的表面执行检测；数据处理器，被配置为收集所述待检测的对象的所述表面的形状数据，基于所述待检测的对象的所述表面的所述形状数据来计算所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线之间的角度；第一驱动单元，被配置为移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同；以及第二驱动单元，被配置为调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同。
在本公开内容的实施例中，所述碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置还包括控制器，所述控制器被配置为基于在所述数据处理器处计算的数据生成控制信号，并将所述控制信号传输到所述第一驱动单元并且传输到所述第二驱动单元。
在本公开内容的实施例中，所述碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置还包括存储器，所述存储器被配置为存储由所述成像装置收集的检测数据。
在本公开内容的实施例中，所述数据处理器可以收集所述待检测的对象的朝向所述成像装置的所述表面的所述形状数据。
在本公开内容的实施例中，所述数据处理器可以对所述待检测的对象设置至少三个参考点，并且计算从所述成像装置到所述待检测的对象的所述表面的垂直距离。
在本公开内容的实施例中，所述数据处理器可以对所述待检测的对象设置至少三个参考点，并且计算使所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同的角度。
在本公开内容的实施例中，所述第一驱动单元可以使所述成像装置在垂直方向上往复运动。
在本公开内容的实施例中，所述第二驱动单元可以驱动所述成像装置以进行摆动运动。
在本公开内容的实施例中，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元可以同时驱动。
[实施例]
在下文中，将参考附图解释本公开内容。然而，本公开内容可以以各种方式来实践，并且不限于这里所描述的实施例。在附图中，将与描述无关的部分省略，以清楚地阐述本公开内容，并且在整个说明书中相同的元件由相同的附图标记表示。
在整个描述中，当某些部分“连接(接合，接触，组合)”到其他部分时，这不仅包括“直接连接”的情况，而且包括与其间的其他构件“间接连接”的情况。此外，当某些部分“包括”一些元件时，除非另有说明，这意味着不排除其他元件，而是还能够包括其他元件。
本公开内容中使用的术语仅用于解释具体实施例，并且没有限制本公开内容的意图。除非另有明确地说明，否则单数术语包括复数术语。在本说明书中，术语“包括”和“具有”等应被理解为表明存在特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合，并且不预先排除一个或多个不同的特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其组合的可能存在或增加。
在下文中，将参考附图详细解释本公开内容的实施例。
图1是根据本公开内容的实施例的对碳纤维增强塑料(CFRP)组件进行光学检测的方法的流程图；图2是根据本公开内容的实施例的保持成像装置的焦距的状态的示例性视图；图3是根据本公开内容的实施例的成像装置的光轴与待检测的对象的表面的法线相同的状态的示例性视图；图4是碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置的示意性透视图。
如图1所示，碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法可以包括以下步骤：收集待检测的对象的表面的形状数据(S10)；基于所述待检测的对象的表面的所述形状数据，计算所述待检测的对象的表面与成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的表面的法线之间的角度(S20)；移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同(S30)；以及调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的表面的法线相同(S40)。
在本发明的实施例中，解释了下述步骤：移动成像装置，使得待检测的对象的表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同(S30)；以及调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的表面的法线相同(S40)，但是当所述成像装置从一个检测点移动到另一个检测点时，可以执行步骤(S30)和(S40)。这里，从一个检测点到另一个检测点的移动可以是离散操作或连续操作。
首先，可以进行收集待检测的对象10的表面的形状数据的步骤(S10)。
这里，可以收集待检测的对象10的朝向成像装置100的表面的形状数据。
而且，可以使用CAD程序来计算和收集待检测的对象10的表面的形状数据。
在本发明的实施例中，解释了使用CAD程序计算和收集待检测的对象10的表面的形状数据，但不限于该程序，并且因此可以使用诸如CATIA或SOLIDWORKS等的程序。
另外，可以执行基于待检测的对象10的表面的形状数据，计算待检测的对象10的表面与成像装置100之间的距离，并且计算成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线的步骤(S20)。
这里，可以通过对待检测的对象10的形状数据设置至少三个参考点来计算从成像装置100到待检测的对象10的表面的垂直距离。
而且，可以通过对待检测的对象10的形状数据设置至少三个参考点来计算使成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线相同的角度。
这里，为了保持具有特定位置的三维形状，需要设置至少三个参考点，并且所述至少三个参考点可以从待检测的对象10中任意地设置，并且可以设置为待检测的对象10与固定结构接触的点。
此外，可以执行移动成像装置100以使得待检测的对象10的表面与成像装置100之间的距离和成像装置100的焦距相同的步骤(S30)。
这里，成像装置100可以在垂直方向上持续往复运动，使得待检测的对象10的表面与成像装置100之间的距离和成像装置100的焦距相同。
在这种情况下，成像装置100和待检测的对象10的三维位置信息将被收集在数据处理器200中，并且可以在没有任何其他传感器的情况下基于预先收集的位置信息来保持焦距。
此外，可以执行调整成像装置100的角度，以使得成像装置100的光轴可以与待检测的对象10的表面的法线相同的步骤(S40)。
在这种情况下，数据处理器200将待检测的对象10分割为小单位的单元，收集关于每个单元的中心处的法线的信息，并且使成像装置100的光轴与每个单元的中心处的法线相同，并因此可以减少调整成像装置100的角度的次数并增加检测速度，其中所述信息不是关于待检测的对象10的表面的全部点的法线的信息。
这里，可以将小单位的单元中的区域调整到使检测误差最小化的水平。
此外，成像装置100在调整成像装置100的角度的同时，以摆动运动被操作，并且因此使成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线相同。
由于在使上述成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线相同的角度处检测，所以具有能够收集清晰度始终保持恒定的检测数据的效果。
此外，可以同时执行下述步骤：移动成像装置100以使得待检测的对象10的表面与成像装置100之间的距离和成像装置100的焦距相同(S30)；以及调整成像装置100的角度以使得成像装置100的光轴可以与待检测的对象10的表面的法线相同(S40)。
如图2所示，随着使成像装置100的焦距紧密地保持到待检测的对象10的表面，可以移动成像装置100。
在这种情况下，由于在保持焦距的情况下移动成像装置100，所以通过连续驱动而没有任何离散驱动来执行到高度不同的点的运动，并因此可以进行快速检测。
如图3所示，可以对弯曲率持续变化的区间进行检测。
在这种情况下，由于成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线相同，并从而执行待检测的对象10的表面上的检测，所以无论弯曲率如何，都可以进行精确的检测。
如图4所示，碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置可以包括：成像装置100，被配置为对待检测的对象的表面进行检测；数据处理器200，被配置为收集所述待检测的对象10的所述表面的形状数据，基于所述待检测的对象的所述表面的所述形状数据来计算所述待检测的对象10的所述表面与所述成像装置100之间的距离，并且计算所述成像装置100的光轴与所述待检测的对象10的所述表面的法线之间的角度；第一驱动单元310，被配置为移动所述成像装置100，使得所述待检测的对象10的所述表面与所述成像装置100之间的距离和所述成像装置100的焦距相同；以及第二驱动单元320，被配置为调整所述成像装置100的角度，使得所述成像装置100的光轴与所述待检测的对象10的所述表面的法线相同。
碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置可以进一步包括控制器400，所述控制器400被配置为基于在数据处理器200处计算的数据生成控制信号，并将所述控制信号传输到第一驱动单元310并且传输到第二驱动单元320。
碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置可以进一步包括存储器500，所述存储器500被配置为存储由成像装置100收集的检测数据。数据处理器200可以收集待检测的对象10的朝向成像装置100的表面的形状数据。
数据处理器200可以对待检测的对象10设置至少三个参考点，并且计算从成像装置100到待检测的对象10的表面的垂直距离。
数据处理器200可以对待检测的对象10设置至少三个参考点，并且计算使成像装置100的光轴与待检测的对象10的表面的法线相同的角度。
第一驱动单元310可以使成像装置100在垂直方向上往复运动。
第二驱动单元320可以驱动成像装置100以进行摆动运动。
第一驱动单元310和第二驱动单元320可以同时驱动。
上述对本公开内容的解释是为了说明，并且本公开内容领域的技术人员可以理解，在不改变本公开内容的技术精神或实质特征的情况下，能够以其他的具体方式对其进行修改。因此，上述实施例在各个方面都是说明性的，并且应该理解为不是限制性的。例如，以单一形式解释的各元件可以以分布形式来实现，并且同样地，被解释为分布的各元件可以以组合形式来实现。
本公开内容的范围由所附权利要求表示，并且权利要求的意图和范围以及从权利要求的等同概念中得出的所有变化或修改应被解释为包括在其中。
附图标记列表
10：待检测的对象
100：成像装置
200：数据处理器
310：第一驱动单元
320：第二驱动单元
400：控制器
500：存储器

Claims (16)

1.一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)收集待检测的对象的表面的形状数据；
(b)基于所述待检测的对象的所述表面的所述形状数据来计算所述待检测的对象的所述表面与成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线之间的角度；
(c)移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同；以及
(d)调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同。
2.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
所述步骤(a)中，对所述待检测的对象的朝向所述成像装置的所述表面的所述形状数据进行收集。
3.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
所述步骤(b)中，通过对所述待检测的对象的所述形状数据设置至少三个参考点来计算从所述成像装置到所述待检测的对象的所述表面的垂直距离。
4.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
所述步骤(b)中，通过对所述待检测的对象的所述形状数据设置至少三个参考点来计算使所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同的角度。
5.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
所述步骤(c)中，使所述成像装置在垂直方向上往复运动。
6.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
所述步骤(d)中，使所述成像装置进行摆动运动。
7.如权利要求1所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测方法，其特征在于，
同时执行所述步骤(c)和步骤(d)。
8.一种碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，包括：
成像装置，被配置为对待检测的对象的表面执行检测；
数据处理器，被配置为收集所述待检测的对象的所述表面的形状数据，基于所述待检测的对象的所述表面的所述形状数据来计算所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离，并且计算所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线之间的角度；
第一驱动单元，被配置为移动所述成像装置，使得所述待检测的对象的所述表面与所述成像装置之间的距离和所述成像装置的焦距相同；以及
第二驱动单元，被配置为调整所述成像装置的角度，使得所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同。
9.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，还包括：
控制器，所述控制器被配置为基于在所述数据处理器处计算的数据生成控制信号，并将所述控制信号传输到所述第一驱动单元并且传输到所述第二驱动单元。
10.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，还包括：
存储器，所述存储器被配置为存储由所述成像装置收集的检测数据。
11.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述数据处理器收集所述待检测的对象的朝向所述成像装置的所述表面的所述形状数据。
12.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述数据处理器对所述待检测的对象设置至少三个参考点，并且计算从所述成像装置到所述待检测的对象的所述表面的垂直距离。
13.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述数据处理器对所述待检测的对象设置至少三个参考点，并且计算使所述成像装置的光轴与所述待检测的对象的所述表面的法线相同的角度。
14.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述第一驱动单元使所述成像装置在垂直方向上往复运动。
15.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述第二驱动单元使所述成像装置进行摆动运动。
16.如权利要求8所述的碳纤维增强塑料(CFRP)组件的光学检测装置，其特征在于，
所述第一驱动单元和所述第二驱动单元同时被驱动。
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