CN113324494A - 适用于曲面的智能检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种适用于曲面的智能检测系统，包括：三维检测相机，处理器，驱动装置；其中，处理器设有或连接有一个人机交互装置以使用户通过处理器在一个三维图纸中选取一个标准曲面；处理器设有或连接有一个图像处理单元以根据三维检测相机所采集的图像数据中激光面照射在待检曲面上时形成激光线的形状或/和尺寸还原出一个三维点云；处理器设有或连接有一个比对单元以将标准曲面与三维点云代表的检测轮廓进行比对。本申请的有益之处在于提供一种可以采用激光和视觉结合以实现自动化检测的适用于曲面的智能检测系统。

Description

适用于曲面的智能检测系统

技术领域

本申请涉及一种检测系统，具体涉及一种适用于曲面的智能检测系统。

背景技术

锅具产品在生产过程中，需要对锅体和成型的锅柄检测贴合度。当前工厂的做法是为每一个型号的锅柄定的曲面制相对应的检具，用手工方式把锅柄放置在检具上，然后检查其曲面是否贴合，以证明达到设计要求。

目前的做法缺点是，每个型号的锅柄都要做相应的检具，这对于大量不同产品型号的厂家来说是一个非常大的负担，不管是管理成本和制造成本都非常高，而且手动检测的效果也存在比较大的误差。

在其他曲面零件检测也存在类似的问题。

发明内容

一种适用于曲面的智能检测系统，包括：三维检测相机，用于采集带有激光线的图像；处理器，用于接收并处理所述三维检测相机所采集的图像；驱动装置，至少用于驱动所述三维检测相机移动；其中，所述处理器设有或连接有一个人机交互装置以使用户通过所述处理器在一个三维图纸中选取一个标准曲面；所述处理器设有或连接有一个图像处理单元以根据所述三维检测相机所采集的图像数据中激光面照射在待检曲面上时形成激光线的形状或/和尺寸还原出一个三维点云；所述处理器设有或连接有一个比对单元以将所述标准曲面与所述三维点云代表的检测轮廓进行比对。

进一步地，所述处理器进行比对时计算三维点云代表的检测轮廓与所述标准曲面的大小，并判断是否超出阈值。

进一步地，所述处理器进行比对之前通过所述标准曲面和所述三维点云的特征位置将标准曲面与所述三维点云贴合。

进一步地，所述特征位置为凸起。

进一步地，所述特征位置为通孔。

进一步地，所述特征位置为凹槽。

进一步地，所述处理器根据三维点云分析出所述特征位置，然后根据特征位置使所述标准曲面和所述三维点云对准，然后缩短他们的距离直至特征位置重合。

进一步地，所述适用于曲面的智能检测系统包括两个所述三维检测相机，它们移动方向以及激光面相互垂直。

进一步地，所述人机交互装置包括一个显示器以显示所述三维点云。

进一步地，所述人机交互装置包括一个输入器以供用户操作设置参数和阈值。

本申请的有益之处在于：提供一种可以采用激光和视觉结合以实现自动化检测的适用于曲面的智能检测系统。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的智能检测装置的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例局部示意图；

图3是图1所示实施例局部除去部分结构后的示意图；

图4是根据本申请一种实施例的标准曲面设置的步骤示意框图；

图5是根据本申请的一种实施例的检测方法的步骤示意框图；

图6是选定标准曲面时显示器所显示效果的示意图；

图7是选定特征位置时显示器所显示效果的示意图；

图8是采用本申请的系统和方法所形成三维点云的示意图；

图9是采用本申请的检测方法时标准曲面和三维点云贴合过程的示意图；

图10是采用本申请的检测方法时标准曲面和三维点云比较间隙时的示意图；

图11是三维检测相机另一种实施方案的结构示意图。

图中附图标记的含义：

适用于曲面的智能检测装置100

机台101

基座102

导轨103

滑台104

三维检测相机105

机架106

挡板107

显示器108

二维检测相机109

装夹装置110

驱动装置111

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图3所示，一种适用于曲面的智能检测装置，包括：机台、基座、导轨、滑台、三维检测相机；其中，基座设置机台的台面上以用于固定待检部件且使待检曲面的母线垂直于第一方向；导轨设置于机台上方；滑台与导轨构成沿第二方向的滑动连接；三维检测相机安装至滑台且能随滑台同步移动；三维检测相机包括：机壳，用于连接至滑台；激光发射器，用于发射出一个激光面；三维检测摄像头，用于采集图像信息；激光发射器的激光面平行于第一方向且与第二方向垂直于；激光发射器的激光面与三维检测摄像头的成像平面倾斜相交。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：机架，连接至机台并对机台构成支撑。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：挡板，连接至机架以部分包围机台。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：显示器，连接至机架并设置于机台的上方。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：二维检测相机，设置于机台的上方以拍摄待检部件。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：照明灯(图中未示出)，该照明灯设置在机台的上方。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：装夹装置，活动地设置在基座上方以固定待检部件。

具体而言，导轨平行于机台的台面。

具体而言，适用于曲面的智能检测装置还包括：

驱动装置，用于驱动三维检测相机沿第二方向移动；

位置检测装置，用于检测三维检测相机的位置。

具体而言，驱动装置为直线电机或活塞缸装置中的至少一种。

本申请的另一方面提供一种检测系统，包括：三维检测相机、处理器和驱动装置。

三维检测相机用于采集带有激光线的图像；处理器用于接收并处理二维检测相机和三维检测相机所采集的图像；驱动装置至少用于驱动二维检测相机或三维检测相机移动；其中，处理器设有或连接有一个人机交互装置以使用户通过处理器在一个三维图纸中选取一个标准曲面；处理器设有或连接有一个图像处理单元以根据三维检测相机所采集的图像数据中激光面照射在待检曲面上时形成激光线的形状或/和尺寸还原出一个三维点云；处理器设有或连接有一个比对单元以将标准曲面与三维点云代表的检测轮廓进行比对。

具体而言，处理器进行比对时计算三维点云代表的检测轮廓与标准曲面的大小，并判断是否超出阈值。

具体而言，处理器进行比对之前通过标准曲面和三维点云的特征位置将标准曲面与三维点云贴合。

具体而言，特征位置为凸起、通孔或者凹槽。

更具体而言，处理器根据三维点云分析出特征位置，然后根据特征位置使标准曲面和三维点云对准，然后缩短他们的距离直至特征位置重合。适用于曲面的智能检测系统包括两个三维检测相机，它们移动方向以及激光面相互垂直。

作为具体方案，人机交互装置包括一个显示器以显示三维点云。人机交互装置包括一个输入器以供用户操作设置参数和阈值。

作为本申请的另一方面，本申请提供一种适用于曲面的智能检测方法。

智能检测方法包括：

使一个三维检测相机射出一个激光面；

移动一个三维检测相机使其激光面对准检测部位并在检测部位处形成一条激光线；

采集带有激光线的图像；

根据激光线在图像中形状和位置还原待检曲面的三维点云；

在一个三维图纸中选取一个标准曲面；

将标准曲面与三维点云代表的检测轮廓进行比对。

在进行比对时计算三维点云代表的检测轮廓与所述标准曲面的大小，并判断是否超出阈值。在进行比对之前通过所述标准曲面和所述三维点云的特征位置将标准曲面与所述三维点云贴合。

根据三维点云分析出所述特征位置，然后根据特征位置使所述标准曲面和所述三维点云对准，然后缩短他们的距离直至特征位置重合。

如图6和图7所示，用户可以在三维图纸中选择标准曲面以及特征位置。在选择之后，处理器会存储选择数据和设置的参数。

然后系统通过三维检测相机激光线的扫描，通过解析激光线的形状和位置可以还原曲面每个切面线的坐标值，然后拼接形成如图8所示的三维点云，之所以是点云，因为图像是以像素点作为分辨率最小单位，所以是像素的点的坐标。

如图9和图10所示，通过特征位置的对应将标准曲面和三维点云对准从而使它们空间姿态相同，然后将它们靠近以使特征位置重合，然后分析三维点云所代表的轮廓与标准曲面的贴合情况，即三维点云中的点相对标准曲面而言是否超过预设的范围。

如果不超过说明产品合格，如果超过则报警提示用户。

另外，本申请三维相机可以采用如图11所示的方案，具体而言，三维检测相机包括：机壳、第一检测组和第二检测组。

其中，第一检测组包括一个第一激光发射装置和一个第一摄像头；第二检测组包括一个第二激光发射装置和一个第二摄像头；其中，第一激光发射装置和第二激光发射装置设置均设置在第一摄像头和第二摄像头之间；第一激光发射装置发射出的激光面与第二激光发射装置发射出的激光面倾斜相交；第一激光发射装置设置在第二激光发射装置与第二摄像头之间；第二激光发射装置设置在第一激光发射装置与第一摄像头之间；第一摄像头的视角方向与第二摄像头的视角方向倾斜相交。

本申请中摄像头的视角方向，可以是镜头的光轴方向也可以是摄像头中成像单元的成像平面所垂直的方向。本申请中摄像头的镜头光轴与成像单元的成像平面既可以垂直设置，也可以倾斜相交以扩大成像范围。

具体而言，第一摄像头包括一个镜头，第一摄像头的镜头的光轴自镜头起依次穿过第二激光发射装置和第一激光发射装置的激光面。

具体而言，第二摄像头包括一个镜头，第二摄像头的镜头的光轴自镜头起依次穿过第一激光发射装置和第二激光发射装置的激光面。

具体而言，第一激光发射装置与第一摄像头分别位于第二激光发射装置的激光面的两侧。

具体而言，第二激光发射装置与第二摄像头分别位于第一激光发射装置的激光面的两侧。

具体而言，第一激光发射装置发射出的激光面与第二激光发射装置发射出的激光面倾斜相交所成的锐角小于等于第一摄像头的视角方向与第二摄像头的视角方向倾斜相交所成的锐角。

具体而言，第一激光发射装置发射出的激光面与第二摄像头的视角方向倾斜相交所成的锐角大于等于第一激光发射装置发射出的激光面与第二激光发射装置发射出的激光面倾斜相交所成的锐角。

具体而言，第二激光发射装置发射出的激光面与第一摄像头的视角方向倾斜相交所成的锐角大于等于第一激光发射装置发射出的激光面与第二激光发射装置发射出的激光面倾斜相交所成的锐角。

具体而言，第一摄像头与第二摄像头相对于一个中分面对称设置。

具体而言，第一激光发射装置与第二激光发射装置相对于一个中分面对称设置。

这种设计有助于规避障碍。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

具体的，本发明实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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

Claims (10)

1.一种适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述适用于曲面的智能检测系统包括：

三维检测相机，用于采集带有激光线的图像；

处理器，用于接收并处理所述三维检测相机所采集的图像；

驱动装置，至少用于驱动所述三维检测相机移动；

其中，

所述处理器设有或连接有一个人机交互装置以使用户通过所述处理器在一个三维图纸中选取一个标准曲面；

所述处理器设有或连接有一个图像处理单元以根据所述三维检测相机所采集的图像数据中激光面照射在待检曲面上时形成激光线的形状或/和尺寸还原出一个三维点云；

所述处理器设有或连接有一个比对单元以将所述标准曲面与所述三维点云代表的检测轮廓进行比对。

2.根据权利要求1所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述处理器进行比对时计算三维点云代表的检测轮廓与所述标准曲面的大小，并判断是否超出阈值。

3.根据权利要求2所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述处理器进行比对之前通过所述标准曲面和所述三维点云的特征位置将标准曲面与所述三维点云贴合。

4.根据权利要求3所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述特征位置为凸起。

5.根据权利要求4所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述特征位置为通孔。

6.根据权利要求5所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述特征位置为凹槽。

7.根据权利要求6所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述处理器根据三维点云分析出所述特征位置，然后根据特征位置使所述标准曲面和所述三维点云对准，然后缩短他们的距离直至特征位置重合。

8.根据权利要求7所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述适用于曲面的智能检测系统包括两个所述三维检测相机，它们移动方向以及激光面相互垂直。

9.根据权利要求8所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述人机交互装置包括一个显示器以显示所述三维点云。

10.根据权利要求9所述的适用于曲面的智能检测系统，其特征在于：

所述人机交互装置包括一个输入器以供用户操作设置参数和阈值。

Images