CN111928796B - 一种基于3d扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，包括：检测器，其与零件接触，用以使零件运动；相机，其设置在零件上方，用以对所述零件进行拍照；光源，用以对相机拍摄提供不同的光源；支撑件，用以对所述检测器、相机和光源提供支撑；中控处理器，其分别与所述检测器、相机和光源连接，通过零件的形状和材质对应光源的不同亮度和色调，通过在预设光源下拍摄的图像信息判定零件的表面精度情况，并在零件进行对应运动后通过运动前后的图像信息判定零件的功能性精度情况；所述中控处理器根据所述图像信息对零件的表面精度和功能性精度进行检测。

Description

一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统

技术领域

本发明涉及零件检测技术领域，尤其涉及一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统。

背景技术

随着零件加工产业不断发展，零件的需求量日益增高，对零件产品的质量要求却越来越严格。由于零件的生产制造工艺流程较为复杂，在生产过程中零件容易产生损耗，如刮擦、划痕、压痕以及切削不均匀的刀痕等。因此零件精度的检测至关重要，关系到零件的耐久度，产品的安全，甚至人身的安全。

传统的零件精度检测主要通过人工检测，而一些刀痕、压痕或表面不均匀的精度需要人眼和光源成某一角度才能够检测到，还有一些微小的裂痕和划痕非常容易漏检。而且零件在实际应用中的功能性精度的检测也变成了零件生产者极为关注的关键点，而且对零件进行检测可以减少因零件的状态而产生造成设备的运作，从而很好的避免意外的产生，提高生产效率。随着零件产品的需求量日益增高，人工检测的方法已经无法满足高质量、高效率的零件检测需求。而现今，机器视觉的发展为零件检测的方法提供了新的方向。但是在零件检测的过程中，快速准确的检测出零件表面的刀痕以及零件表面不均匀的精度，以及零件功能性的检测依旧是极富有挑战的。检测零件表面的精度，需要不断地调整光源、零件和相机不同的相对位置才能检测到该精度；而微小零件精度检测难度在于光照过强会产生强烈的反射光，使得精度掩盖在反射的强光下；光照过弱就会导致零件图像曝光不足，精度难以检测到。因此，在检测不同零件尺寸、不同类型零件的精度时，光源的光照强度、照相机的分辨率、镜头的设计参数，光源、零件运动前后的状态和相机的相对位置，以及对机器视觉的处理算法等都有很高的要求。

发明内容

为此，本发明提供一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，用以克服现有技术中根据零件的形状及材质灵活调整光源，并在光源下对零件的表面精度及功能性精度进行检测的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，包括：

检测器，其与零件接触，用以使零件运动；

相机，其设置在零件上方，用以对所述零件进行拍照；

光源，其设置在所述零件上方和/或侧方，用以对相机拍摄提供不同的光源；

支撑件，用以对所述检测器、相机和光源提供支撑；

中控处理器，其分别与所述检测器、相机和光源连接，通过零件的形状和材质对应光源的不同亮度和色调，

通过在预设光源下拍摄的图像信息判定零件的表面精度情况，并在零件进行对应运动后通过运动前后的图像信息判定零件的功能性精度情况；

所述中控处理器根据所述图像信息对零件的表面精度和功能性精度进行检测，在所述中控处理器对零件进行检测时，所述中控处理器会控制所述相机采集到的零件的轮廓和表面材质信息，根据零件的轮廓信息确定零件的形状，根据零件的形状和材质确定零件的光源，在调整后的光源信息下所述相机对零件进行拍摄；

所述零件的表面精度检测为根据零件的不同形状和材质确定光源信息，所述相机在确定的光源下对所述零件进行拍摄，所述中控处理器通过接收所述相机拍摄并传输的零件图像信息与预设信息进行比较，从而判断所述零件表面精度的合格情况；

所述零件的功能性精度检测为所述相机通过对零件和检测器运动前后的啮合状态进行拍摄，在零件运转预设圈数后，所述中控处理器通过分析运动前后图像中所述零件所到位置、接触点位置和接触面积的信息，将预设信息与所述零件的实际信息进行比较，确定齿轮的精度合格情况；

所述中控处理器对所述零件转动预设圈数后所到位置进行分析，若所述零件不在预设位置，则所述中控处理器判定所述零件精度不合格，若所述零件在预设位置上，则所述中控处理器对所述零件在检测器上的位置进行判断，当所述零件在检测器的位置与预设位置进行比较，若所述零件在检测器上的位置在预设位置，则判定所述零件精度合格，若零件与检测器的位置不在预设位置，则根据所述零件与检测器的位置距离与预设位置的距离对检测结果范围进行分级，根据不同分级对应的不同转动圈数对所述零件进行二次检测，若所述零件第二次检测时零件在检测器位置在预设位置时，则确定所述零件精度合格，若所述零件第二次检测时零件在检测器的位置不在预设位置时，则对两次检测结果进行判断确定零件与检测器的位置，再根据零件与检测器的位置计算出所述零件与检测器的接触面积，根据接触面积的大小与预设位置的接触面积的比较，确定所述零件的功能性精度合格情况。

进一步地，所述中控处理器中设有预设零件形状矩阵X0、预设亮度矩阵F0和预设色调矩阵M0，对于预设零件形状矩阵X0（X1、X2、X3、X4），其中，X1为第一预设形状，X2为第二预设形状，X3为第三预设形状，X4为第四预设形状；

对于所述预设亮度矩阵F0，F0（F1、F2、F3、F4），其中，F1为第一预设亮度，F2为第二预设亮度，F3为第三预设亮度，F4为第四预设亮度；

对于所述预设色调矩阵组M0，M0（M1、M2、M3、M4），其中，M1为第一预设色调矩阵，M2为第二预设色调矩阵，M3为第三预设色调矩阵，M4为第四预设色调矩阵;

当所述系统对零件进行检测时，所述中控处理器会控制所述相机采集零件的轮廓和表面材质，所述相机采集完成后依次将轮廓信息和材质信息输送至中控处理器，中控处理器对零件的形状和材质进行判定并根据判定结果调节光源的亮度和色调：

若中控处理器判定所述零件形状为X1时，中控处理器将光源的亮度调节为F1并从所述M1矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X2时，中控处理器将光源的亮度调节为F2并从所述M2矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X3时，中控处理器将光源的亮度调节为F3并从所述M3矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X4时，中控处理器将光源的亮度调节为F4并从所述M4矩阵中选取对应的参数调节光源的色调。

进一步地，对于第i预设色调矩阵Mi，i=1，2，3，4， Mi（Mi1、Mi2、Mi3、Mi4），其中，Mi1为第i形状第一预设色调，Mi2为第i形状第二预设色调，Mi3为第i形状第三预设色调，Mi4为第i形状第四预设色调；所述中控处理器中预设有零件材质矩阵G0，G0（G1、G2、G3、G4），其中，G1为第一预设材质，G2为第二预设材质，G3为第三预设材质，G4为第四预设材质；

当所述中控处理器将从所述Mi矩阵中选取对应的参数调节光源的色调时，中控处理器会根据零件的材质选取光源的色调：

若零件的材质为G1时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi1；

若零件的材质为G2时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi2；

若零件的材质为G3时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi3；

若零件的材质为G4时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi4。

进一步地，所述中控处理器中预存有零件的无损耗信息，所述相机在所述零件对应的光源亮度和色调下对零件进行拍照，所述中控处理器对所述相机拍摄的图像信息与预存的零件信息进行比较，若损耗在预设标准值内，则判断所述零件表面精度合格，若损耗在预设标准值外，则判断所述零件表面精度不合格。

进一步地，所述中控处理器在零件对应的光源下，对齿轮类的零件的功能性精度进行检验，所述中控处理器对待检测齿轮进行检测时，首先会对所述待检测齿轮与啮合齿轮的啮合位置和状态进行检测，设定检测前所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一啮合位置D0和第二啮合位置D00，所述待检测齿轮距离所述啮合齿轮的上边缘距离为d1和下边缘距离d2，若d1=d2时，则判断所述待检测齿轮位于正确啮合位置，设定齿轮厚度为D，并计算检测前啮合接触面积为S0，若d1≠d2时，则判断待检测齿轮未正确放置；

所述中控处理器对所述待检测齿轮转动预设圈数后的啮合状态进行分析时，第一次啮合位置a1距离所述啮合齿轮的上边缘距离为d3，第一次啮合位置a1对应的另一接触位置a11距离所述啮合齿轮的下边缘距离为d4，

若d3≠d4时，则判断所述支撑件位置有偏差；

若d3=d4=d1时，则判断所述待检测齿轮第一次啮合位置a1与检测前所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一啮合位置D0的位置关系，若a1与D0重合，则判断所述待检测齿轮功能性精度合格。

进一步地，所述中控处理器内预设有齿轮位置矩阵A和齿轮检测范围B，所述齿轮位置矩阵A（A1、A2、A3、A4），其中，A1表示待检测齿轮的第一预设位置，A2表示待检测齿轮的第二预设位置，A3表示待检测齿轮的第三预设位置，A4表示待检测齿轮的第四预设位置，预设位置距离到正确啮合时的第一啮合位置D0的距离依次增加；

所述齿轮检测范围B（B1、B2、B3、B4），其中，B1表示第一预设检测范围，B2表示第二预设检测范围，B3表示第三预设检测范围，B4表示第四预设检测范围，所述第一预设检测范围B1小于第二预设检测范围B2，第二预设检测范围B2小于第三预设检测范围B3，第三预设检测范围B3小于第四预设检测范围B4；

若a1与D0未重合，则根据所述第一次啮合位置a1与检测前第一啮合位置D0的位置关系对所述第一次啮合位置a1的检测范围进行确定：

若a1位于D0与A1之间时，则确定所述待检测齿轮为第一预设检测范围B1；

若a1位于A1与A2之间时，则确定所述待检测齿轮为第二预设检测范围B2；

若a1位于A2与A3之间时，则确定所述待检测齿轮为第三预设检测范围B3；

若a1位于A3与A4之间时，则确定所述待检测齿轮为第四预设检测范围B4。

进一步地，所述中控处理器内预设有待检测齿轮的转动圈数C（C1、C2、C3、C4），其中，C1表示第一预设圈数，C2表示第二预设圈数，C3表示第三预设圈数，C4表示第四预设圈数，所述待检测齿轮的对应圈数中，C1＜C2＜C3＜C4；

设定所述待检测齿轮的检测范围为b，根据待检测齿轮转动第一预设圈数C1时，待检测齿轮的第一次啮合位置a1的范围确定对应二次检测的转动圈数，对待检测齿轮进行二次检测：

若b≤B1时，则确定所述待检测齿轮为第一预设圈数C1；

若B1＜b≤B2时，则确定所述待检测齿轮为第二预设圈数C2；

若B2＜b≤B3时，则确定所述待检测齿轮为第三预设圈数C3；

若B3＜b≤B4时，则确定所述待检测齿轮为第四预设圈数C4。

进一步地，所述中控处理器控制待检测齿轮按照对应的转动预设圈数后，所述相机对待检测齿轮进行拍摄，所述中控处理器根据拍摄到的图像对所述待检测齿轮转动后啮合处的第二次啮合位置a2和对应的另一接触位置a22距离所述啮合齿轮的上下边缘距离为d5和d6进行判断，若d5≠d6时，则判断所述支撑件位置有偏差，若d5=d6=d1时，则对第二次检测的第二次啮合位置a2与D0进行判断，若a2与D0重合，则判断所述待检测齿轮功能性精度合格。

进一步地，若a2与D0未重合，则根据所述第二次啮合位置a2距离检测前第一啮合位置D0的距离L2与第一次检测时第一次啮合位置a1距离检测前第一啮合位置D0的距离L1进行判断：

若L1=L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＜L2，则取a2作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＞L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果。

进一步地，根据两次检测结果确定待检测齿轮与啮合齿轮的位置后，再对所述待检测齿轮与啮合齿轮的接触面积进行计算，通过所述相机拍摄的图像提取出所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一接触点的位置距离表示为D1和第二接触点的位置距离表示为D2，则接触面积S为：

S= |D2-D1 |×D

若接触面积S等于检测前啮合接触面积S0，则对啮合位置距离检测前第一啮合位置D0的距离Li是否在误差范围内，若在误差范围内则判定所述待检测齿轮功能性精度合格，若不在误差范围内，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格；

若接触面积S不等于检测前啮合接触面积S0，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过提供一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，通过对静态的零件的形状和材质进行分析确定出合适的光源，通过不同的零件对应不同的光源信息对零件进行表面精度的检测，同时在确定的光源下对运动状态中的零件进行检测，所述中控处理器根据所述图像信息对零件的精度进行检测时，在零件运动预设程度后，所述相机对所述零件进行拍摄，所述中控处理器通过分析检测前和检测后图像中所述零件所到位置、接触点位置和接触面积的信息，将预设信息与所述零件的实际信息进行比较，确定零件的功能性精度情况，通过三个方面的检测确定所述零件的功能性精度的合格情况，减少检测过程中的误差，提高检测结果的精准度。

进一步地，本发明通过在支撑件内设置光源，并将光源与中控处理器相连，能够使中控处理器完成对零件形状和材质的判断时，针对性的调节光源的亮度和色调，从而使所述系统在针对不同的零件进行检测时，均能够使用针对性的光照以使各所述探头能够清晰地采集到零件表面的缺陷，有效避免了光照不足或光照过量导致的图像采集不清晰的情况发生，提高了所述系统的检测效率和检测精度的准确性。

尤其，对于所述预设亮度矩阵F0和所述预设色调矩阵组M0，对于第i预设色调矩阵Mi，i=1，2，3，4，Mi（Mi1、Mi2、Mi3、Mi4），当所述检测系统对零件进行检测时，所述中控处理器会分别控制所述相机采集零件的轮廓和表面材质，所述相机采集完成后依次将轮廓信息和材质信息输送至中控处理器，中控处理器对零件的形状和材质进行判定并根据判定结果调节光源的亮度和色调，通过根据零件的形状和材质分别调节光源的亮度和色调，能够有效防止光源照射亮度和色调不当导致的检测探头无法清晰采集到零件表面的缺陷痕迹的情况的发生，从而进一步提高了所述系统的检测效率和检测精度的准确性。

进一步地，本发明通过对所述待检测齿轮与啮合齿轮的啮合位置的第一次检验结果与预设啮合位置之间的差值，根据不同的差值对应不同的范围从而对应二次检测时的不同圈数，针对每个待检测齿轮进行不同圈数的特异性检测，提高检验结果的准确性。

尤其，本发明通过所述待检测齿轮与啮合齿轮的运动前后的接触点进行拍摄，并对运动前后的第一接触点和第二接触点距离啮合齿轮上下边缘的距离，从而判断所述待检测齿轮与啮合齿轮是否出现支撑件偏差的情况，先从纵向上排除系统的问题，减少系统仪器在检验过程中的误差，再对待检测齿轮进行横向的位置计算，而且通过接触面积对接触点的位置进行二次验证，提高了检验数据的准确性。

进一步地，本发明通过对所述待检测齿轮与啮合齿轮的面积进行计算，从而准确得到所述待检测齿轮的偏差值，通过所述待检测齿轮与所述啮合齿轮的上部的第一接触点和所述待检测齿轮与所述啮合齿轮的下部的第二接触点，通过两个接触点的位置和所述待检测齿轮的厚度，从而计算出所述待检测齿轮的准确接触面积，进一步减少检测误差，提高检测结果的精准度。

附图说明

图1为本发明所述基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统的结构示意图；

图2为本发明所述基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统检测齿轮的精度检测系统的结构示意图；

图3为本发明所述基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统待检测齿轮与啮合齿轮接触面积的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，包括：

检测器1，其与零件2接触，用以使零件2运动；

相机4，其设置在零件2上方，用以对所述零件2进行拍照；

光源6，其设置在所述零件2上方和/或侧方，用以对相机4拍摄提供不同的光源6；

支撑件5，用以对所述检测器1、相机4和光源6提供支撑；

中控处理器（图中未示出），其分别与所述检测器1、相机4和光源6连接，通过零件2的材质对应不同的光源6，通过在预设光源6下拍摄的图像信息判定零件2的表面精度情况，并在零件2进行对应运动后通过运动前后的图像信息判定零件2的功能性精度情况。

所述中控处理器中设有预设零件形状矩阵X0（X1、X2、X3、X4），其中，X1为第一预设形状，X2为第二预设形状，X3为第三预设形状，X4为第四预设形状；具体的，零件2的预设形状可以为长方形、正方形、齿轮形、圆柱形、圆锥形和不规则的其它形状，本发明并不限定零件2的具体形状和预设顺序，一切以具体实施为准。

具体的，本发明实施例中，所述中控处理器中设有预设亮度矩阵F0和预设色调矩阵组M0，对于预设亮度矩阵F0，F0（F1、F2、F3、F4），其中，F1为第一预设亮度，F2为第二预设亮度，F3为第三预设亮度，F4为第四预设亮度；对于所述预设色调矩阵组M0，M0（M1、M2、M3、M4），其中，M1为第一预设色调矩阵，M2为第二预设色调矩阵，M3为第三预设色调矩阵，M4为第四预设色调矩阵。

当所述中控处理器对零件2进行检测时，所述中控处理器会控制所述相机4采集零件2的轮廓和表面材质，所述相机4采集完成后依次将轮廓信息和材质信息输送至中控处理器，所述中控处理器对零件2的轮廓来判定零件2的形状和对零件2的材质来判定光源6的亮度和色调。

具体的，本发明实施例中，根据零件2的形状来确定光源6的亮度和色调：

若中控处理器判定所述零件2形状为X1时，中控处理器将光源6的亮度调节为F1并从所述M1矩阵中选取对应的参数调节光源6的色调；

若中控处理器判定所述零件2形状为X2时，中控处理器将光源6的亮度调节为F2并从所述M2矩阵中选取对应的参数调节光源6的色调；

若中控处理器判定所述零件2形状为X3时，中控处理器将光源6的亮度调节为F3并从所述M3矩阵中选取对应的参数调节光源6的色调；

若中控处理器判定所述零件2形状为X4时，中控处理器将光源6的亮度调节为F4并从所述M4矩阵中选取对应的参数调节光源6的色调。

具体的，本发明实施例中，所述中控处理器中预设有零件材质矩阵G0，G0（G1、G2、G3、G4），其中，G1为第一预设材质，G2为第二预设材质，G3为第三预设材质，G4为第四预设材质。所述零件2的材质可以为有机玻璃、塑胶、双色板、竹木、布料、皮革、橡胶板、玻璃、石材，本发明并不限定零件2的具体材质和预设顺序，一切以实际实施为准。

对于第i预设色调矩阵Mi，i=1，2，3，4，Mi（Mi1、Mi2、Mi3、Mi4），其中，Mi1为第i形状第一预设色调，Mi2为第i形状第二预设色调，Mi3为第i形状第三预设色调，Mi4为第i形状第四预设色调；

当所述中控处理器将从所述Mi矩阵中选取对应的参数调节光源6的色调时，中控处理器会根据零件2的材质选取光源6的色调：

若零件2的材质为G1时，所述中控处理器将光源6的色调调节为Mi1；

若零件2的材质为G2时，所述中控处理器将光源6的色调调节为Mi2；

若零件2的材质为G3时，所述中控处理器将光源6的色调调节为Mi3；

若零件2的材质为G4时，所述中控处理器将光源6的色调调节为Mi4。

所述中控处理器中预存有零件2的无损耗信息，所述相机4在预设的光源6亮度和色调下对零件2进行拍照，所述中控处理器对所述相机4拍摄的图像信息与预存的零件2信息进行比较，根据不同类型确定不同的检验标准，从而确定零件2表面的精度情况。不同的检验标准可以为表面有损耗在千分之五以内的符合要求，判定零件2表面精度合格，零件2表面损耗在千分之五以上的，判定零件2表面精度不合格；判定标准也可以为百分之一，也可以为千分之一，不同的材质和等级对应不同的检验标准，本发明并不限定具体的检验标准，一切以具体实施为准。

请参阅图2所示，当零件2表面精度情况确定后，在确定的光源亮度和色调下，再对运动后的零件2参数进行检验，其中，本发明实施例中零件2的功能性精度情况的检测选用对待检测齿轮202的功能性精度情况的检测，对应的检测器1为啮合齿轮101，对应的检测器1与零件2的正确接触位置3为待检测齿轮202与啮合齿轮101的标准啮合位置303。

具体的，本发明实施例中，首先，所述相机4在确定的光源亮度和色调下对所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的啮合状态进行拍摄，所述中控处理器会对相机拍摄的图像进行分析并判断所述待检测齿轮202的啮合状态是否正确，调整使待检测齿轮202与啮合齿轮101的啮合位置正确。其次，所述中控处理器对所述待检测齿轮202在转动预设圈数后的回归情况进行检测判断。然后，所述中控处理器对所述待检测齿轮202的纵向偏移情况进行分析判断。最后，再对所述待检测齿轮202的横向偏移情况进行分析判断，从而判定出所述待检测齿轮202的精度情况。

具体的，本发明实施例中，所述待检测齿轮202运动预设圈数后的回归情况表现为，所述相机4对所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的啮合状态进行拍摄，如果所述待检测齿轮202转动的预设圈数为整数时，所述齿轮上的轮齿应与转动前的位置相同，如果所述待检测齿轮202转动的预设圈数不是整数圈时，所述待检测齿轮202是否到达预设的位置来对所述待检测齿轮202的轮齿进行判断，若所述轮齿在预设位置上，则所述中控处理器对所述待检测齿轮202在啮合齿轮101上的位置进行判断，若不在预设位置，则所述中控处理器判定所述待检测齿轮202精度不合格。

具体而言，本发明实施例中，所述中控处理器判断所述待检测齿轮202是否正确放置的判断为，在所述中控处理器对所述待检测齿轮202进行检测前，首先所述中控处理器会对所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的啮合位置和状态进行检测，设定检测前所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的第一啮合位置D0和第二啮合位置D00，所述待检测齿轮202距离所述啮合齿轮101的上边缘距离为d1和下边缘距离d2，若d1=d2时，则判断所述待检测齿轮202位于标准啮合位置303并表示为第一啮合位置D0，设定齿轮厚度为D，并计算检测前啮合接触面积为S0，若d1≠d2时，则判断待检测齿轮202未能正确放置。通过检测前待检测齿轮202的啮合状态的调整，避免了因位置放置不对而错判的情况发生，提高了所述系统的检测精度。

具体而言，本发明实施例中，所述中控处理器内预设有齿轮位置矩阵A（A1、A2、A3、A4），其中，A1表示待检测齿轮202的第一预设位置，A2表示待检测齿轮202的第二预设位置，A3表示待检测齿轮202的第三预设位置，A4表示待检测齿轮202的第四预设位置，所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的标准啮合位置303表示为第一啮合位置D0，所述待检测齿轮202的第一预设位置A1到第一啮合位置D0的距离小于待检测齿轮202的第二预设位置A2到第一啮合位置D0，待检测齿轮202的第二预设位置A2到第一啮合位置D0小于待检测齿轮202的第三预设位置A3到第一啮合位置D0，待检测齿轮202的第三预设位置A3到第一啮合位置D0小于待检测齿轮202的第四预设位置A4到第一啮合位置D0，通过对待检测齿轮202位置与标准啮合位置303的距离层层递增，尽量减少误差，从而提高检验数据的准确性。

具体而言，本发明实施例中，所述中控处理器中还预设有齿轮检测范围B（B1、B2、B3、B4），其中，B1表示第一预设检测范围，B2表示第二预设检测范围，B3表示第三预设检测范围，B4表示第四预设检测范围，其中，所述第一预设检测范围B1小于第二预设检测范围B2，第二预设检测范围B2小于第三预设检测范围B3，第三预设检测范围B3小于第四预设检测范围B4，通过齿轮位置矩阵的层层递加，所述齿轮检测范围跟随着层层递增，通过检测范围的划分方便后续对应不同的第二次检测时的转动圈数，也根据具体的范围再对应的圈数增加数据的准确性。

具体而言，本发明实施例中，所述中控处理器控制待检测齿轮202转动第一预设圈数C1后，所述相机4对待检测齿轮202进行拍摄，所述中控处理器根据拍摄到的图像对所述待检测齿轮202转动后与啮合齿轮101的第一次啮合位置a1进行判断，若所述待检测齿轮202转动第一预设圈数后与啮合齿轮101的第一次啮合位置a1距离所述啮合齿轮的上边缘距离为d3，所述待检测齿轮202转动第一预设圈数后与啮合齿轮101的第一次啮合位置a1对应的另一接触位置a11距离所述啮合齿轮101的下边缘距离为d4，若d3≠d4时，则判断所述支撑件5位置有偏差，若d3=d4=d1时，则判断第一次啮合位置a1与检测前所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的第一啮合位置D0的位置关系，若检测第一次啮合位置a1与检测前所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的第一啮合位置D0重合，则判断所述待检测齿轮202功能性精度合格。若检测第一次啮合位置a1与检测前所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的第一啮合位置D0未重合，则根据所述第一次啮合位置a1与检测前第一啮合位置D0的位置关系对所述第一次啮合位置a1的检测范围进行确定：

若a1位于D0与A1之间时，则确定所述待检测齿轮为第一预设检测范围B1；

若a1位于A1与A2之间时，则确定所述待检测齿轮为第二预设检测范围B2；

若a1位于A2与A3之间时，则确定所述待检测齿轮为第三预设检测范围B3；

若a1位于A3与A4之间时，则确定所述待检测齿轮为第四预设检测范围B4。

具体的，本发明实施例中，通过该种明显的支撑件5位置偏差或者产生位移的情况，进行所述待检测齿轮202功能性精度合格的判断，避免对后续检测资源的浪费，提高检测数据的准确性。

具体而言，本发明实施例中，当所述待检测齿轮202的检测标准范围对应不同的预设圈数，所述中控处理器内预设有待检测齿轮202的转动圈数C（C1、C2、C3、C4），其中，C1表示第一预设圈数，C2表示第二预设圈数，C3表示第三预设圈数，C4表示第四预设圈数，所述待检测齿轮202的对应圈数中，C1＜C2＜C3＜C4。

具体而言，本发明实施例中，设定所述待检测齿轮202的检测范围为b，根据待检测齿轮202转动第一预设圈数后第一次啮合位置a1的范围确定对应二次检测的转动圈数，对待检测齿轮202进行二次检测，其中，

若b≤B1时，则确定所述待检测齿轮为第一预设圈数C1；

若B1＜b≤B2时，则确定所述待检测齿轮为第二预设圈数C2；

若B2＜b≤B3时，则确定所述待检测齿轮为第三预设圈数C3；

若B3＜b≤B4时，则确定所述待检测齿轮为第四预设圈数C4。

具体而言，本发明实施例中，所述中控处理器控制待检测齿轮202按照对应的转动预设圈数后，所述相机4对待检测齿轮202进行拍摄，所述中控处理器根据拍摄到的图像对所述待检测齿轮202转动后啮合处的第二次啮合位置a2和对应的另一接触位置a22距离所述啮合齿轮101的上下边缘距离为d5和d6进行判断，若d5≠d6时，则判断所述支撑件5位置有偏差，若d5=d6=d1时，则对待检测齿轮202第一次检测的第一次啮合位置a1与待检测齿轮202第二次检测的第二次啮合位置a2进行对比。根据所述第二次啮合位置a2距离检测前第一啮合位置D0的距离L2与第一次啮合位置a1距离检测前第一啮合位置D0的距离L1进行判断：

若L1=L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＜L2，则取a2作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＞L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果。

请参阅图3所示，根据所述待检测齿轮202转动预设圈数后的位置信息，通过两次检测位置的确定，从而减少检测误差的产生，而且对两次检测结果进行比较，若所述待检测齿轮202第一次啮合位置a1与第二次啮合位置a2均不符合位置要求的，再对所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的接触面积进行检测，通过所述相机4拍摄的图像提取出所述待检测齿轮202与啮合齿轮101的第一接触点31的位置距离表示为D1和第二接触点32的位置距离表示为D2，则对接触面积S为：

S= |D2-D1 |×D

若接触面积S等于检测前啮合接触面积S0，则对啮合位置距离检测前第一啮合位置D0的距离Li是否在误差范围内，若在误差范围内则判定所述待检测齿轮功能性精度合格，若不在误差范围内，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格；

若接触面积S不等于检测前啮合接触面积S0，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格。面积误差范围可以设置为0.1也可以设置为1，具体误差的数值本发明并不做任何的限定，一切以具体实施为准。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，包括：

检测器，其与零件接触，用以使零件运动；

相机，其设置在零件上方，用以对所述零件进行拍照；

光源，其设置在所述零件上方和/或侧方，用以对相机拍摄提供不同的光源；

支撑件，用以对所述检测器、相机和光源提供支撑；

中控处理器，其分别与所述检测器、相机和光源连接，通过零件的形状和材质对应光源的不同亮度和色调，通过在预设光源下拍摄的图像信息判定零件的表面精度情况，并在零件进行对应运动后通过运动前后的图像信息判定零件的功能性精度情况；

所述中控处理器根据图像信息对零件的表面精度和功能性精度进行检测，在所述中控处理器对零件进行检测时，所述中控处理器会控制所述相机采集到的零件的轮廓和表面材质信息，根据零件的轮廓信息确定零件的形状，根据零件的形状和材质确定零件的光源，在调整后的光源信息下所述相机对零件进行拍摄；

所述零件的表面精度检测为根据零件的不同形状和材质确定光源信息，所述相机在确定的光源下对所述零件进行拍摄，所述中控处理器通过接收所述相机拍摄并传输的零件图像信息与预设信息进行比较，从而判断所述零件表面精度的合格情况；

所述零件的功能性精度检测为所述相机通过对零件和检测器运动前后的啮合状态进行拍摄，在零件运转预设圈数后，所述中控处理器通过分析运动前后图像中所述零件所到位置、接触点位置和接触面积的信息，将预设信息与所述零件的实际信息进行比较，确定零件的精度合格情况；

所述中控处理器对所述零件转动预设圈数后所到位置进行分析，若所述零件不在预设位置，则所述中控处理器判定所述零件精度不合格，若所述零件在预设位置上，则所述中控处理器对所述零件在检测器上的位置进行判断，当所述零件在检测器的位置与预设位置进行比较，若所述零件在检测器上的位置在预设位置，则判定所述零件精度合格，若零件与检测器的位置不在预设位置，则根据所述零件与检测器的位置距离与预设位置的距离对检测结果范围进行分级，根据不同分级对应的不同转动圈数对所述零件进行二次检测，若所述零件第二次检测时零件在检测器位置在预设位置时，则确定所述零件精度合格，若所述零件第二次检测时零件在检测器的位置不在预设位置时，则对两次检测结果进行判断确定零件与检测器的位置，再根据零件与检测器的位置计算出所述零件与检测器的接触面积，根据接触面积的大小与预设位置的接触面积的比较，确定所述零件的功能性精度合格情况。

2.根据权利要求1所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器中设有预设零件形状矩阵X0、预设亮度矩阵F0和预设色调矩阵M0，对于预设零件形状矩阵X0（X1、X2、X3、X4），其中，X1为第一预设形状，X2为第二预设形状，X3为第三预设形状，X4为第四预设形状；

对于所述预设亮度矩阵F0，F0（F1、F2、F3、F4），其中，F1为第一预设亮度，F2为第二预设亮度，F3为第三预设亮度，F4为第四预设亮度；

对于所述预设色调矩阵组M0，M0（M1、M2、M3、M4），其中，M1为第一预设色调矩阵，M2为第二预设色调矩阵，M3为第三预设色调矩阵，M4为第四预设色调矩阵;

当所述系统对零件进行检测时，所述中控处理器会控制所述相机采集零件的轮廓和表面材质，所述相机采集完成后依次将轮廓信息和材质信息输送至中控处理器，中控处理器对零件的形状和材质进行判定并根据判定结果调节光源的亮度和色调：

若中控处理器判定所述零件形状为X1时，中控处理器将光源的亮度调节为F1并从所述M1矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X2时，中控处理器将光源的亮度调节为F2并从所述M2矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X3时，中控处理器将光源的亮度调节为F3并从所述M3矩阵中选取对应的参数调节光源的色调；

若中控处理器判定所述零件形状为X4时，中控处理器将光源的亮度调节为F4并从所述M4矩阵中选取对应的参数调节光源的色调。

3.根据权利要求2所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，对于第i预设色调矩阵Mi，i=1，2，3，4， Mi（Mi1、Mi2、Mi3、Mi4），其中，Mi1为第i形状第一预设色调，Mi2为第i形状第二预设色调，Mi3为第i形状第三预设色调，Mi4为第i形状第四预设色调；所述中控处理器中预设有零件材质矩阵G0，G0（G1、G2、G3、G4），其中，G1为第一预设材质，G2为第二预设材质，G3为第三预设材质，G4为第四预设材质；

当所述中控处理器将从所述Mi矩阵中选取对应的参数调节光源的色调时，中控处理器会根据零件的材质选取光源的色调：

若零件的材质为G1时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi1；

若零件的材质为G2时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi2；

若零件的材质为G3时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi3；

若零件的材质为G4时，所述中控处理器将光源的色调调节为Mi4。

4.根据权利要求3所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器中预存有零件的无损耗信息，所述相机在所述零件对应的光源亮度和色调下对零件进行拍照，所述中控处理器对所述相机拍摄的图像信息与预存的零件信息进行比较，若损耗在预设标准值内，则判断所述零件表面精度合格，若损耗在预设标准值外，则判断所述零件表面精度不合格。

5.根据权利要求3所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器在零件对应的光源下，对齿轮类的零件的功能性精度进行检验，所述中控处理器对待检测齿轮进行检测时，首先会对所述待检测齿轮与啮合齿轮的啮合位置和状态进行检测，设定检测前所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一啮合位置D0和第二啮合位置D00，所述待检测齿轮距离所述啮合齿轮的上边缘距离为d1和下边缘距离d2，若d1=d2时，则判断所述待检测齿轮位于正确啮合位置，设定齿轮厚度为D，并计算检测前啮合接触面积为S0，若d1≠d2时，则判断待检测齿轮未正确放置；

所述中控处理器对所述待检测齿轮转动预设圈数后的啮合状态进行分析时，第一次啮合位置a1距离所述啮合齿轮的上边缘距离为d3，第一次啮合位置a1对应的另一接触位置a11距离所述啮合齿轮的下边缘距离为d4，

若d3≠d4时，则判断所述支撑件位置有偏差；

若d3=d4=d1时，则判断所述待检测齿轮第一次啮合位置a1与检测前所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一啮合位置D0的位置关系，若a1与D0重合，则判断所述待检测齿轮功能性精度合格。

6.根据权利要求5所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器内预设有齿轮位置矩阵A和齿轮检测范围B，所述齿轮位置矩阵A（A1、A2、A3、A4），其中，A1表示待检测齿轮的第一预设位置，A2表示待检测齿轮的第二预设位置，A3表示待检测齿轮的第三预设位置，A4表示待检测齿轮的第四预设位置，预设位置距离到正确啮合时的第一啮合位置D0的距离依次增加；

所述齿轮检测范围B（B1、B2、B3、B4），其中，B1表示第一预设检测范围，B2表示第二预设检测范围，B3表示第三预设检测范围，B4表示第四预设检测范围，所述第一预设检测范围B1小于第二预设检测范围B2，第二预设检测范围B2小于第三预设检测范围B3，第三预设检测范围B3小于第四预设检测范围B4；

若a1与D0未重合，则根据所述第一次啮合位置a1与检测前第一啮合位置D0的位置关系对所述第一次啮合位置a1的检测范围进行确定：

若a1位于D0与A1之间时，则确定所述待检测齿轮为第一预设检测范围B1；

若a1位于A1与A2之间时，则确定所述待检测齿轮为第二预设检测范围B2；

若a1位于A2与A3之间时，则确定所述待检测齿轮为第三预设检测范围B3；

若a1位于A3与A4之间时，则确定所述待检测齿轮为第四预设检测范围B4。

7.根据权利要求6所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器内预设有待检测齿轮的转动圈数C（C1、C2、C3、C4），其中，C1表示第一预设圈数，C2表示第二预设圈数，C3表示第三预设圈数，C4表示第四预设圈数，所述待检测齿轮的对应圈数中，C1＜C2＜C3＜C4；

设定所述待检测齿轮的检测范围为b，根据待检测齿轮转动第一预设圈数C1时，待检测齿轮的第一次啮合位置a1的范围确定对应二次检测的转动圈数，对待检测齿轮进行二次检测：

若b≤B1时，则确定所述待检测齿轮为第一预设圈数C1；

若B1＜b≤B2时，则确定所述待检测齿轮为第二预设圈数C2；

若B2＜b≤B3时，则确定所述待检测齿轮为第三预设圈数C3；

若B3＜b≤B4时，则确定所述待检测齿轮为第四预设圈数C4。

8.根据权利要求7所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，所述中控处理器控制待检测齿轮按照对应的转动预设圈数后，所述相机对待检测齿轮进行拍摄，所述中控处理器根据拍摄到的图像对所述待检测齿轮转动后啮合处的第二次啮合位置a2和对应的另一接触位置a22距离所述啮合齿轮的上下边缘距离为d5和d6进行判断，若d5≠d6时，则判断所述支撑件位置有偏差，若d5=d6=d1时，则对第二次检测的第二次啮合位置a2与D0进行判断，若a2与D0重合，则判断所述待检测齿轮功能性精度合格。

9.根据权利要求8所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，若a2与D0未重合，则根据所述第二次啮合位置a2距离检测前第一啮合位置D0的距离L2与第一次检测时第一次啮合位置a1距离检测前第一啮合位置D0的距离L1进行判断：

若L1=L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＜L2，则取a2作为待检测齿轮的位置检测结果；

若L1＞L2，则取a1作为待检测齿轮的位置检测结果。

10.根据权利要求9所述的基于3D扫描和激光制造的零件高精度识别检测系统，其特征在于，根据两次检测结果确定待检测齿轮与啮合齿轮的位置后，再对所述待检测齿轮与啮合齿轮的接触面积进行计算，通过所述相机拍摄的图像提取出所述待检测齿轮与啮合齿轮的第一接触点的位置距离表示为D1和第二接触点的位置距离表示为D2，则接触面积S为：

S= |D2-D1 |×D

若接触面积S等于检测前啮合接触面积S0，则对啮合位置距离检测前第一啮合位置D0的距离Li是否在误差范围内，若在误差范围内则判定所述待检测齿轮功能性精度合格，若不在误差范围内，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格；

若接触面积S不等于检测前啮合接触面积S0，则判定所述待检测齿轮功能性精度不合格。

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