CN113125439A - 一种弹簧端面检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种弹簧端面检测系统及其检测方法，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的端面3D数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述端面3D数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息。本发明能够代替人工检测弹簧端面，准确率高，保证检测质量。

Description

一种弹簧端面检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及到零件检修领域，特指一种弹簧端面检测系统及其检测方法。
背景技术
在汽车、火车领域，一般需要对弹簧的两个端面要磨出一定的角度，才能符合装配要求。当前对弹簧端面角度的在线检测依靠人工进行检测，但是人工检测耗时耗力，且人眼很难准确判断，误差大，出错机会很多，无法保证检测质量，难以满足现场的节拍和准确度需求。
发明内容
针对上述不足，本发明解决的技术问题在于提供一种弹簧端面检测系统及其检测方法，代替人工检测弹簧端面，准确率高，保证检测质量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种弹簧端面检测方法，应用于一种弹簧端面检测系统，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的3D点云数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述弹簧的3D点云数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息；所述端面检测方法包括如下步骤：
步骤1，所述3D点云数据处理模块获取所述弹簧的3D点云数据并采用端面分割方法分割出目标端面点云；
步骤2，所述3D点云数据处理模块根据所述目标端面点云计算所述端面点云的圆心坐标；
步骤3，所述3D点云数据处理模块将所述目标端面点云的原点转换至所述圆心坐标为原点的新坐标系，并基于圆心按照旋转方向将所述新坐标系均分为N个扇形区域；
步骤4，所述3D点云数据处理模块为所述扇形区域依次定义顺序编号和占据状态，初始化所述N个区域的占据状态均为0；
步骤5，所述3D点云数据处理模块采用定位算法，逐个计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值，并基于所述角度值判定该点归属的扇形区域的顺序编号，并将对应扇形区域的占据状态设置为1；
步骤6，所述3D点云数据处理模块遍历所有N个扇形区域，查找所述占据状态为0且所述顺序编号最大的扇形区域，获取该扇形区域对应的角度值，设置为startAngle；
步骤7，所述3D点云数据处理模块遍历计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值与startAngle的角度差值，记录最大差值和最小差值；
步骤8，所述3D点云数据处理模块将最大差值减去最小差值，获得端面角度信息；
步骤9，所述3D点云数据处理模块将所述端面角度信息发送给所述界面，所述界面显示所述检测结果。
优选地，所述端面分割方法包括如下步骤：
步骤1.1，所述3D点云数据处理模块对所述弹簧的3D点云数据进行处理，判断所述弹簧的3D点云数据中是否有待检测物品；如果没有，则返回上一步；如果有，则进入下一步；
步骤1.2，所述3D点云数据处理模块计算相邻点间的距离，基于距离阈值判定相应点属于不同的物体，以此方法遍历点云中所有的点，分割出多组物体数据，同时统计每组物体数据中的点云数量；
步骤1.3，所述3D点云数据处理模块剔除步骤1.2中点云数量小于设定阈值的物体；
步骤1.4，所述3D点云数据处理模块采用平面聚类算法查找所有法向量与Z轴角度差值小于设定阈值Tangle的平面集合，同时统计每个平面中的点云数量；其中，弹簧放置平台的平面为XY平面，所述弹簧放置平台向上方向的法向量对应的轴为Z轴；
步骤1.5，所述3D点云数据处理模块选择步骤1.4中点云数量最大的物体，判定该物体为所述目标端面点云。
与现有技术相比较，本发明提供一种弹簧端面检测系统及其检测方法，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的端面3D数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述端面3D数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息。本发明能够代替人工检测弹簧端面，准确率高，保证检测质量。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一种弹簧端面检测系统的模块框图；
图2为本发明一种弹簧端面检测方法的方法流程图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本发明提供一种弹簧端面检测方法，应用于一种弹簧端面检测系统，如图1所示，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的3D数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述弹簧的3D数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息；如图2所示，所述端面检测方法包括如下步骤：
步骤1，所述3D点云数据处理模块获取弹簧的3D点云数据并采用端面分割方法分割出目标端面点云；
步骤2，所述3D点云数据处理模块根据所述目标端面点云计算所述端面点云的圆心坐标；
步骤3，所述3D点云数据处理模块将所述目标端面点云的原点转换至所述圆心坐标为原点的新坐标系，并基于圆心按照旋转方向将所述新坐标系均分为N个扇形区域；
步骤4，所述3D点云数据处理模块为所述扇形区域依次定义顺序编号和占据状态，初始化所述N个区域的占据状态均为0；
步骤5，所述3D点云数据处理模块采用定位算法，逐个计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值，并基于所述角度值判定该点归属的扇形区域的顺序编号，并将对应扇形区域的占据状态设置为1；
步骤6，所述3D点云数据处理模块遍历所有N个扇形区域，查找所述占据状态为0且所述顺序编号最大的扇形区域，获取该扇形区域对应的角度值，设置为startAngle；
步骤7，所述3D点云数据处理模块遍历计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值与startAngle的角度差值，记录最大差值和最小差值；
步骤8，所述3D点云数据处理模块将最大差值减去最小差值，获得端面角度信息；
步骤9，所述3D点云数据处理模块将所述端面角度信息发送给所述界面，所述界面显示所述检测结果。
在一种实现方式中，所述端面分割方法包括如下步骤：
步骤1.1，所述3D点云数据处理模块对所述弹簧的3D点云数据进行处理，判断所述弹簧的3D点云数据中是否有待检测物品；如果没有，则返回上一步；如果有，则进入下一步；
步骤1.2，所述3D点云数据处理模块计算相邻点间的距离，基于距离阈值判定相应点属于不同的物体，以此方法遍历点云中所有的点，分割出多组物体数据，同时统计每组物体数据中的点云数量；
步骤1.3，所述3D点云数据处理模块剔除步骤1.2中点云数量小于设定阈值的物体；
步骤1.4，所述3D点云数据处理模块采用平面聚类算法查找所有法向量与Z轴角度差值小于设定阈值Tangle的平面集合，同时统计每个平面中的点云数量；其中，弹簧放置平台的平面为XY平面，所述弹簧放置平台向上方向的法向量对应的轴为Z轴；
步骤1.5，所述3D点云数据处理模块选择步骤1.4中点云数量最大的物体，判定该物体为所述目标端面点云。
与现有技术相比较，本发明提供一种弹簧端面检测系统及其检测方法，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的3D点云数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述弹簧的3D点云数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息。本发明能够代替人工检测弹簧端面，准确率高，保证检测质量。

Claims (2)

1.一种弹簧端面检测方法，应用于一种弹簧端面检测系统，所述端面检测系统包括3D传感器单元和3D点云数据处理模块；所述3D传感器单元用于采集弹簧的3D点云数据并传递至所述控制处理系统；所述控制处理系统根据所述弹簧的3D点云数据，采用端面检测方法计算弹簧的端面角度信息；其特征在于，所述端面检测方法包括如下步骤：
步骤1，所述3D点云数据处理模块获取所述弹簧的3D点云数据并采用端面分割方法分割出目标端面点云；
步骤2，所述3D点云数据处理模块根据所述目标端面点云计算所述端面点云的圆心坐标；
步骤3，所述3D点云数据处理模块将所述目标端面点云的原点转换至所述圆心坐标为原点的新坐标系，并基于圆心按照旋转方向将所述新坐标系均分为N个扇形区域；
步骤4，所述3D点云数据处理模块为所述扇形区域依次定义顺序编号和占据状态，初始化所述N个区域的占据状态均为0；
步骤5，所述3D点云数据处理模块采用定位算法，逐个计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值，并基于所述角度值判定该点归属的扇形区域的顺序编号，并将对应扇形区域的占据状态设置为1；
步骤6，所述3D点云数据处理模块遍历所有N个扇形区域，查找所述占据状态为0且所述顺序编号最大的扇形区域，获取该扇形区域对应的角度值，设置为startAngle；
步骤7，所述3D点云数据处理模块遍历计算所述目标端面点云中的点相对于所述新坐标系原点的角度值与startAngle的角度差值，记录最大差值和最小差值；
步骤8，所述3D点云数据处理模块将最大差值减去最小差值，获得端面角度信息；
步骤9，所述3D点云数据处理模块将所述端面角度信息发送给所述界面，所述界面显示所述检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种弹簧端面检测方法，其特征在于，所述端面分割方法包括如下步骤：
步骤1.1，所述3D点云数据处理模块对所述弹簧的3D点云数据进行处理，判断所述弹簧的3D点云数据中是否有待检测物品；如果没有，则返回上一步；如果有，则进入下一步；
步骤1.2，所述3D点云数据处理模块计算相邻点间的距离，基于距离阈值判定相应点属于不同的物体，以此方法遍历点云中所有的点，分割出多组物体数据，同时统计每组物体数据中的点云数量；
步骤1.3，所述3D点云数据处理模块剔除步骤1.2中点云数量小于设定阈值的物体；
步骤1.4，所述3D点云数据处理模块采用平面聚类算法查找所有法向量与Z轴角度差值小于设定阈值Tangle的平面集合，同时统计每个平面中的点云数量；其中，弹簧放置平台的平面为XY平面，所述弹簧放置平台向上方向的法向量对应的轴为Z轴；
步骤1.5 所述3D点云数据处理模块选择步骤1.4中点云数量最大的物体，判定该物体为所述目标端面点云。
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段乐: "枕簧智能检测系统", no. 12, pages 32 - 33 *

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