CN113532277A - 板状不规则曲面工件的检测方法及系统 - Google Patents

板状不规则曲面工件的检测方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113532277A
CN113532277A CN202111069263.4A CN202111069263A CN113532277A CN 113532277 A CN113532277 A CN 113532277A CN 202111069263 A CN202111069263 A CN 202111069263A CN 113532277 A CN113532277 A CN 113532277A
Authority
CN
China
Prior art keywords
workpiece
curved surface
detected
measured
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111069263.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113532277B (zh
Inventor
景宁
李峰
徐修俊
张鹏
修京廷
魏一鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu CRRC Digital Technology Co Ltd
Original Assignee
Jiangsu CRRC Digital Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu CRRC Digital Technology Co Ltd filed Critical Jiangsu CRRC Digital Technology Co Ltd
Priority to CN202111069263.4A priority Critical patent/CN113532277B/zh
Publication of CN113532277A publication Critical patent/CN113532277A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113532277B publication Critical patent/CN113532277B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/03—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring coordinates of points
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本申请实施例提供了一种板状不规则曲面工件的检测方法及系统，所述方法包括：根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，可以包括编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。解决了相关技术中没有一种有效测量板状不规则曲面工件的各项参数信息的方法的技术问题。

Description

板状不规则曲面工件的检测方法及系统
技术领域
本申请涉及机器视觉以及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种板状不规则曲面工件的检测方法及系统。
背景技术
随着智能化生产时代的到来，中国制造逐渐向信息化、智能化迈进。测量系统，尤其是不规则形状大型工件的测量，作为工业生产中起到质量监测功能的重要组成部分，保证其能够快速准确地测量被测工件的各项参数是当前研究的热点之一。对于不规则曲面物体的测量较为复杂，由于无法利用被测曲面本身作为基准，主要通过轮廓度来衡量自由曲面的精度。
目前应用于工业测量轮廓度的方式主要为接触式测量和非接触式测量。接触式测量中最广泛应用的是三坐标测量仪，三坐标测量仪通过检测探头与实物的接触情况获取坐标数据，测量的工件尺寸相对较小，对于中大型工件测量不便无法测量；并且三坐标测量仪需要专业人员进行操作，操作不当会导致工件损坏并且测量误差难以克服，测量速度慢。非接触式测量方法主要包括激光三角法、结构光栅法等，基于机器视觉的测量系统的构建，摆脱了对专业技术人员的依赖，利用摄影测量或者三维扫描测量的系统，对待检测工件进行建模分析并提取参数特征。但是目前非接触式测量方式无法全面测量板状不规则曲面工件的各项参数信息。
针对相关技术中，没有一种有效测量板状不规则曲面工件的各项参数信息的方法的技术问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种板状不规则曲面工件的检测方法及系统，以至少解决相关技术中没有一种有效测量板状不规则曲面工件的各项参数信息的方法的技术问题。
在本申请的一个实施例中，提出了一种板状不规则曲面工件的检测方法，包括：根据待测工件的编号从数据库中获取所述待测工件的标准参数信息，其中，所述待测工件为板状不规则曲面工件，所述标准参数信息包括以下至少之一：所述编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过图像采集装置获取所述待测工件的三维点云数据信息，其中，所述图像采集装置包括沿所述待测工件的厚度方向相对设置的第一图像采集装置和第二图像采集装置，所述待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面，所述第一图像采集装置配置为采集所述第一曲面的三维点云数据信息，所述第二图像采集装置配置为采集所述第二曲面的三维点云数据信息；根据所述待测工件的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息；通过比较所述测量参数信息与所述标准参数信息确定所述待测工件是否合格。
在本申请的一个实施例中，还提出了一种板状不规则曲面工件的检测系统，包括：检测台，配置为放置待测工件，其中，所述待测工件为板状不规则曲面工件，所述待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面；工业机械臂，配置为抓取所述待测工件，并将所述待测工件放置在所述检测台上；X轴支架，沿所述检测台的长度方向设置在所述检测台的上方，所述X轴支架上设置第一滑道；Y轴支架，沿所述检测台的宽度方向设置在所述检测台的上方，所述Y轴支架相对于所述检测台的一侧设置第一支架和第二支架，所述第一支架相对于所述第二支架的一侧设置第一图像采集装置，所述第二支架相对于所述第一支架的位置设置第二图像采集装置，所述Y轴支架沿所述第一滑道滑动设置；工控机，与所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述工业机械臂电连接，所述工控机配置为，根据待测工件的编号从数据库中获取所述待测工件的标准参数信息，其中，所述标准参数信息包括以下至少之一：所述编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过所述第一图像采集装置配置采集所述第一曲面的三维点云数据信息，通过所述第二图像采集装置采集所述第二曲面的三维点云数据信息；根据所述第一曲面和所述第二曲面的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息；通过比较所述测量参数信息与所述标准参数信息确定所述待测工件是否合格。
在本申请的一个实施例中，还提出了一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
在本申请的一个实施例中，还提出了一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
通过本申请实施例提供的板状不规则曲面工件的检测方法，根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，可以包括编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。解决了相关技术中没有一种有效测量板状不规则曲面工件的各项参数信息的方法的技术问题，实现了对板状不规则曲面工件的全面检测，可以通过长度、宽度、厚度以及轮廓度中的任一或任意多个参数来检测待测工件是否合格。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例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是根据本申请实施例的一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图；
图2是根据本申请实施例的又一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图；
图3为本申请实施例的一种可选的针对板状不规则曲面工件的图像姿态归一化示意图；
图4是根据本申请实施例的一种可选的轮廓度检测方法示意图；
图5是根据本申请实施例的一种可选的轮廓度检测方法示意图；
图6是根据本申请实施例的又一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图；
图7是根据本申请实施例的一种可选的板状不规则曲面工件的检测系统结构示意图；
图8是根据本申请实施例的一种可选的电子装置结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。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。
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。
图1是根据本申请实施例的一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图，如图1所示，本申请实施例提供的板状不规则曲面工件的检测方法，包括：
步骤S102，根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，其中，待测工件为板状不规则曲面工件，标准参数信息包括以下至少之一：编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；
步骤S104，通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，其中，图像采集装置包括沿待测工件的厚度方向相对设置的第一图像采集装置和第二图像采集装置，待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面，第一图像采集装置配置为采集第一曲面的三维点云数据信息，第二图像采集装置配置为采集第二曲面的三维点云数据信息；
步骤S106，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；
步骤S108，通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。
需要说明的是，根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，可以包括编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。解决了相关技术中没有一种有效测量板状不规则曲面工件的各项参数信息的方法的技术问题，实现了对板状不规则曲面工件的全面检测，可以通过长度、宽度、厚度以及轮廓度中的任一或任意多个参数来检测待测工件是否合格。
图2是根据本申请实施例的又一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图，如图2所示，所述方法包括：
S1，启动系统，录入本批次待测工件的编号；
S2，运送工件的小车带动待测工件到达指定位置；
S3，机械臂（或工业机械臂）抓取待测工件并按要求放置在检测台上；
S4，检测台开始测量，图像采集模块（可以是两组三维激光扫描仪）开始工作，两组三维激光扫描仪分别在待测工件厚度方向的两侧，运动获取待测工件三维点云数据信息；
S5，将数据信息传输至图像处理模块；
S6，机械臂抓取测量完成的工件放回小车；
S7，图像处理模块工作，根据设定程序计算长度、宽度、厚度、轮廓度等相关参数，并将相关数据传输至系统终端（可以是工控机），判断被测工件参数是否符合要求；
S8，根据要求指令将测量完成的被测工件运送至指定位置（可以是装配台）；
S9，若不合格则反馈不合格区域的具体位置，通知技术人员进行修复工作；
S10，将不合格的被测工件运送至修复台。
需要说明的是，启动系统后，输入本次待测工件的编号，若系统中已有该型号工件的参数规格，则开始下一步工作；若没有，则先录入该工件的三维图像数据；然后工业机械臂动作，抓取待测工件并放置在检测台上的测量有效区域内，由机械臂扶住待测工件，竖直放置，检测台准备测量。
在一实施例中，通过图像采集装置获取所述待测工件的三维点云数据信息，包括：
根据待测工件的标准参数信息确定待测工件的标准尺寸，根据标准尺寸调整图像采集装置在Y轴方向和Z轴方向的位置，将图像采集装置沿X轴方向移动，分别扫描第一曲面和第二曲面，其中，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向为空间坐标系中的坐标轴方向；
以放置待测工件的检测台的台面上指定点为第一坐标原点，建立第一空间坐标系，获取第一图像采集装置和第二图像采集装置同时采集到的第一个目标点在第一空间坐标系中的第一坐标；
根据第一坐标，以第一个目标点为第二坐标原点，利用空间坐标变换矩阵
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
建 立第二空间坐标系，其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
， t x ，t y ，t z 分别表示第一个目标点从第 一空间坐标系转换到第二空间坐标系时在X轴、Y轴和Z轴上的平移单位；
以第二坐标原点为特征点，将第一曲面和第二曲面的坐标融合在第二空间坐标系中，进而获取待测工件在第二空间坐标系下的三维点云数据信息。
需要说明的是，根据输入工件编号判断工件尺寸，根据工件尺寸，Y轴方向运动控 制装置控制两侧激光扫描仪上下左右运动，X轴方向运动控制装置带动两个扫描仪扫描工 件表面，激光经工件表面反射，生成三维图像；检测台为高精度光学检测台，可以以检测台 的左上角为坐标原点，左侧边为X轴、上侧边为Y轴、垂直于检测台表面为Z轴建立空间坐标 系。当两侧的激光扫描仪同时接收到待测工件表面第一个点的反射信号时，利用空间坐标 变换矩阵
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
，其中t x ，t y ，t z 分别控制空间坐标系原点在X轴Y轴Z轴 上的平移单位，将扫描到的工件第一个点作为坐标系原点；以新坐标系的原点为特征点，将 反面的图像进行翻转，保持空间相对位置，融合正反表面图像，使获取的双面图像统一在同 一坐标系下。
图像采集模块启动，X轴、Y轴方向运动控制装置带动三维激光扫描仪按照规划的路径进行数据采集；三维激光扫描仪获取待测工件表面的三维点云数据；扫描结束后，X轴、Y轴方向运动控制装置带动三维激光扫描仪按照规划路径回到初始位置；将扫描到的三维点云数据传输至图像处理模块进行处理。本申请实施例中涉及的图像处理模块可以设置在服务器中，也可以设置在系统终端，也可以设置在工控机中，本申请实施例对此不做限定。
在一实施例中，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息，包括：
对待测工件的第一曲面和第二曲面分别建立第一外接矩形和第二外接矩形，根据第一外接矩形和第二外接矩形的顶点坐标确定第一曲面和第二曲面的最大长度和最大宽度；
通过第一外接矩形和第二外接矩形的对角线长度和对角线夹角大小，验证最大长度和最大宽度是否准确，其中，数据库中存有最大长度和最大宽度，与对角线长度和对角线夹角大小的映射关系。
在一实施例中，根据第一外接矩形的顶点坐标确定第一曲面的最大长度和最大宽度，包括：
设定第一外接矩形的四个顶点坐标为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
确定第一曲面的最大长度为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
；
确定第一曲面的最大宽度为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
为了验证第一曲面的最大长度和最大宽度是否准确，可以从数据库中调取相应的数据，获取在对应长宽下，外接矩形的对角线长度和对角线夹角的大小。然后与当前测量得到的外接矩形的对角线长度和对角线夹角进行比较，满足一定的误差要求时，可以确定当前测得的第一曲面的最大长度和最大宽度是准确的，否则不准确。当确定准确时，将测得的最大长度和最大宽度与标准参数信息里的长度信息和宽度信息进行比较，满足误差要求时，可以确定当前被测工件的长宽是合格的，也有可能长度合格、宽度不合格，或长度不合格、宽度合格。
对于建立的外接矩形，测量其对角线长度以及夹角大小时，其两条对角线长度分 别为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，对角线夹角大小
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
需要说明的是，在根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息之前，可以对点云数据进行点云滤波和点云去噪处理；并利用图像分割，去除扫描到的机械臂部分。
在一实施例中，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息，包括：
在待测工件的厚度均匀的情况下，使用a条第一线段将第一曲面在竖直方向上等分为a+1个区域，使用a条第二线段将第二曲面在竖直方向上等分为a+1个区域；
在待测工件的厚度不均匀的情况下，根据待测工件不同区域的厚度，使用a条第一线段将第一曲面在竖直方向上分为a+1个区域，使用a条第二线段将第二曲面在竖直方向上分为a+1个区域；
遍历第一曲面上每一条第一线段上的点并通过以下公式计算第一线段上点的平均坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
遍历第二曲面上每一条第二线段上的点并通过以下公式计算第二线段上点的平均坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中，a表示第a条第一线段或第二线段，P表示第一曲面，N表示第二曲面，n表示一条线段上所有点的个数。
通过计算第一线段上点的平均坐标和第二线段上点的平均坐标之间的距离，确定待测工件的测量厚度。
当被测工件的长度、宽度等信息符合测量要求后，进行轮廓度的测量；导入标准工件数据图，将被测工件扫描图像与标准图像统一在同一个坐标系下。将被测门板的图像进行姿态归一化处理，在原点处导入标准区域的点云图像，并利用旋转变换矩阵使得待测门板的图像处于同一姿态，如图3所示。图3为本申请实施例的一种可选的针对板状不规则曲面工件的图像姿态归一化示意图。
图4和图5是根据本申请实施例的一种可选的轮廓度检测方法示意图，如图4和图5所示，在一实施例中，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息，通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格，包括：
从数据库中获取待测工件的编号对应的标准三维图像，将标准三维图像和待测工件经过测量得到的测量三维图像统一在同一坐标系下；
通过图像边缘检测分割算法，将待测工件的测量三维图像分割成M个待测曲面；
取待测曲面的外接矩形的任意三个顶点，建立基准面，计算待测曲面上目标点到所述基准面的距离h，在标准三维图像中取目标点的对应点，计算目标点的对应点与基准面的距离h0，若h与h0的差的绝对值符合小于预设公差，确定目标点的轮廓度合格；
当待测曲面中存在超过第一预设数量的目标点的轮廓度合格时，确定待测曲面的轮廓度合格；
当所述M个待测曲面中存在超过第二预设数量的待测曲面的轮廓度合格时，确定所述待测工件的轮廓度合格。
国标轮廓度测量标准GB_T 17852-2018，对于面轮廓度特征，公差带应限定在直径 等于公差值、球心位于理论正确要素上的一系列球的两等距包络面之间。设定公差大小S， 测量数据表面某点至基准面距离为h，与之对应的标准数据点至基准面距离为h0，若
Figure DEST_PATH_IMAGE012
则该点处轮廓度符合要求。
在某个曲面区域内，计算所有点的轮廓度，若该区域内的所取点的轮廓度达到设定阈值，则该曲面区域的面轮廓度符合要求，若不符合要求则反馈不合格区域的具体位置及误差率。
图6是根据本申请实施例的又一种可选的板状不规则曲面工件的检测方法流程图，如图6所示，所述方法包括：
S1，将三维点云图像传输至图像处理模块；
S2，对点云图像进行滤波去噪处理，并进行图像分割，去除机械臂等干扰部分图像；
S3，根据待测工件图像计算长度、宽度、外接矩形的对角线长度及夹角、工件厚度等信息；
S4，利用采集到的待测工件正反表面（相当于第一曲面和第二曲面）图像点云坐标可计算得出待测工件厚度信息，与标准工件的长度、宽度、厚度进行比较，判断是否符合测量要求；
S5，对于曲面工件，若长度、宽度等信息存在误差，则该曲面工件存在较大形变，无需继续进行轮廓度的测量；若测量不合格，则向系统终端反馈不合格信息，包括不合格参数类型以及区域；
S6，若长度、宽度、厚度的参数符合测量要求，则进行轮廓度的计算；
S7，在某个曲面区域内，若该曲面区域内的各点轮廓度达到设定阈值，则该曲面区域的面轮廓度符合要求；
S8，若曲面区域的面轮廓度符合要求则反馈合格，若不符合要求则反馈不合格区域的具体位置及误差率。
图7是根据本申请实施例的一种可选的板状不规则曲面工件的检测系统结构示意图，包括：
检测台1，配置为放置待测工件6，其中，待测工件6为板状不规则曲面工件，待测工件6包括沿厚度方向相对的第一曲面61和第二曲面；
工业机械臂2，配置为抓取待测工件6，并将待测工件6放置在检测台1上并在检测过程中保持固定（不需要在测量平台上设计卡槽等来固定工件）；
X轴支架3，沿检测台1的长度方向设置在检测台1的上方，X轴支架3上设置第一滑道；
Y轴支架4，沿检测台1的宽度方向设置在检测台1的上方，Y轴支架4相对于检测台1的一侧设置第一支架41和第二支架42，第一支架41相对于第二支架42的一侧设置第一图像采集装置71，第二支架42相对于第一支架41的位置设置第二图像采集装置72，Y轴支架4沿第一滑道滑动设置；
工控机5，与第一图像采集装置71、第二图像采集装置72和工业机械臂2电连接，工控机5配置为，根据待测工件6的编号从数据库中获取待测工件6的标准参数信息，其中，标准参数信息包括以下至少之一：编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过第一图像采集装置71配置采集第一曲面61的三维点云数据信息，通过第二图像采集装置72采集第二曲面62的三维点云数据信息；根据第一曲面61和第二曲面62的三维点云数据信息确定待测工件6的测量参数信息；通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件6是否合格。
在一实施例中，Y轴支架4相对于检测台的一侧设置第二滑道，第一支架41和第二支架42沿第二滑道滑动设置，第一图像采集装置71沿第一支架41上下滑动设置，第二图像采集装置72沿第二支架42上下滑动设置。
在具体的工程应用中，该系统可改造成针对各种中大型复杂工件的测量系统，具有很强的通用性与灵活性，该系统自动化程度高，极大地提高了测量效率。本系统的可加入智能搬运模块，利用激光slam小车运送待测工件，在大工厂环境下，可有效规划路径并绕开障碍物；工业机械臂可搭载视觉模块，配备多种类型机械手，可根据工件类型选取对应抓手。本系统适用于几乎所有大型机械制造行业，特别适用于机械工件生产量大的生产线，如汽车生产线、高铁生产线、航空生产线、军工生产线等工件三维尺寸以及不规则曲面的检测，可用于机械工件制造加工、抽检、存储等场合。
本申请实施例的一种针对板状不规则曲面工件的视觉测量方法及系统，多个参数同时测量，本系统除不需要专业人员操作外，还可适用于不同尺寸、不同轮廓度曲面工件的测量，具有一定的通用性。
本申请实施例的一种针对板状不规则曲面工件的视觉测量方法及系统，利用公差衡量轮廓度，数据准确，可以判断出某一具体位置的误差，并可以根据测量结果将测完的工件分类放置，给出存在缺陷的具体区域，便于修正。
本申请实施例的一种针对板状不规则曲面工件的视觉测量方法及系统，可满足自适应计算需要，采用三维激光扫描仪获取工件点云数据，点云数据全面，可以计算处理各种复杂参数，不仅限于测量板状不规则曲面工件，还可以用于其他复杂工件测量，具有很强的灵活性。
测量系统对于工件放置的位置和角度不需要严格限制，减少了参数测量准确性对硬件结构依赖；机械臂放置工件后，抓住工件使其稳定在检测台上。检测台不需要额外安装固定工件的装置。
根据本申请实施例的又一个方面，还提供了一种用于实施上述板状不规则曲面工件的检测方法的电子装置，上述电子装置可以但不限于应用于服务器中。如图8所示，该电子装置包括存储器702和处理器704，该存储器702中存储有计算机程序，该处理器704被设置为通过计算机程序执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述电子装置可以位于计算机网络的多个网络设备中的至少一个网络设备。
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1，根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，其中，待测工件为板状不规则曲面工件，标准参数信息包括以下至少之一：编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；
S2，通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，其中，图像采集装置包括沿待测工件的厚度方向相对设置的第一图像采集装置和第二图像采集装置，待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面，第一图像采集装置配置为采集第一曲面的三维点云数据信息，第二图像采集装置配置为采集第二曲面的三维点云数据信息；
S3，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；
S4，通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。
图8其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，电子装置还可包括比图8中所示更多或者更少的组件（如网络接口等），或者具有与图8所示不同的配置。
其中，存储器702可用于存储软件程序以及模块，如本申请实施例中的板状不规则曲面工件的检测方法和装置对应的程序指令/模块，处理器704通过运行存储在存储器702内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的板状不规则曲面工件的检测方法。存储器702可包括高速随机存储器，还可以包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器702可进一步包括相对于处理器704远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。其中，存储器702具体可以但不限于用于储存板状不规则曲面工件的检测方法的程序步骤。
可选地，上述的传输装置706用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括有线网络及无线网络。在一个实例中，传输装置706包括一个网络适配器（Network Interface Controller，NIC），其可通过网线与其他网络设备与路由器相连从而可与互联网或局域网进行通讯。在一个实例中，传输装置706为射频（Radio Frequency，RF）模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
此外，上述电子装置还包括：显示器708，用于显示板状不规则曲面工件的检测过程；和连接总线710，用于连接上述电子装置中的各个模块部件。
本申请的实施例还提供了一种计算机可读的存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：
S1，根据待测工件的编号从数据库中获取待测工件的标准参数信息，其中，待测工件为板状不规则曲面工件，标准参数信息包括以下至少之一：编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；
S2，通过图像采集装置获取待测工件的三维点云数据信息，其中，图像采集装置包括沿待测工件的厚度方向相对设置的第一图像采集装置和第二图像采集装置，待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面，第一图像采集装置配置为采集第一曲面的三维点云数据信息，第二图像采集装置配置为采集第二曲面的三维点云数据信息；
S3，根据待测工件的三维点云数据信息确定待测工件的测量参数信息；
S4，通过比较测量参数信息与标准参数信息确定待测工件是否合格。
可选地，存储介质还被设置为存储用于执行上述实施例中的方法中所包括的步骤的计算机程序，本实施例中对此不再赘述。
可选地，在本实施例中，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令终端设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取器（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种板状不规则曲面工件的检测方法，其特征在于，包括：
根据待测工件的编号从数据库中获取所述待测工件的标准参数信息，其中，所述待测工件为板状不规则曲面工件，所述标准参数信息包括以下至少之一：所述编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；
通过图像采集装置获取所述待测工件的三维点云数据信息，其中，所述图像采集装置包括沿所述待测工件的厚度方向相对设置的第一图像采集装置和第二图像采集装置，所述待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面，所述第一图像采集装置配置为采集所述第一曲面的三维点云数据信息，所述第二图像采集装置配置为采集所述第二曲面的三维点云数据信息；
根据所述待测工件的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息；
通过比较所述测量参数信息与所述标准参数信息确定所述待测工件是否合格。
2.根据权利要求1所述的板状不规则曲面工件的检测方法，其特征在于，所述通过图像采集装置获取所述待测工件的三维点云数据信息，包括：
根据所述待测工件的标准参数信息确定所述待测工件的标准尺寸，根据所述标准尺寸调整所述图像采集装置在Y轴方向和Z轴方向的位置，将所述图像采集装置沿X轴方向移动，分别扫描所述第一曲面和第二曲面，其中，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向为空间坐标系中的坐标轴方向；
以放置所述待测工件的检测台的台面上指定点为第一坐标原点，建立第一空间坐标系，获取所述第一图像采集装置和所述第二图像采集装置同时采集到的第一个目标点在所述第一空间坐标系中的第一坐标；
根据所述第一坐标，以所述第一个目标点为第二坐标原点，利用空间坐标变换矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE001
建立第二空间坐标系，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
， t x ，t y ，t z 分别表示所述第一个目标点 从所述第一空间坐标系转换到所述第二空间坐标系时在X轴、Y轴和Z轴上的平移单位；
以所述第二坐标原点为特征点，将所述第一曲面和所述第二曲面的坐标融合在所述第二空间坐标系中，进而获取所述待测工件在所述第二空间坐标系下的三维点云数据信息。
3.根据权利要求1所述的板状不规则曲面工件的检测方法，其特征在于，所述根据所述待测工件的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息，包括：
对所述待测工件的第一曲面和第二曲面分别建立第一外接矩形和第二外接矩形，根据所述第一外接矩形和所述第二外接矩形的顶点坐标确定所述第一曲面和所述第二曲面的最大长度和最大宽度；
通过所述第一外接矩形和所述第二外接矩形的对角线长度和对角线夹角大小，验证所述最大长度和所述最大宽度是否准确，其中，所述数据库中存有所述最大长度和所述最大宽度，与所述对角线长度和对角线夹角大小的映射关系。
4.根据权利要求3所述的板状不规则曲面工件的检测方法，其特征在于，所述根据所述第一外接矩形的顶点坐标确定所述第一曲面的最大长度和最大宽度，包括：
设定所述第一外接矩形的四个顶点坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
确定所述第一曲面的最大长度为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
确定所述第一曲面的最大宽度为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
5.根据权利要求1所述的板状不规则曲面工件的检测方法，其特征在于，所述根据所述待测工件的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息，包括：
在所述待测工件的厚度均匀的情况下，使用a条第一线段将所述第一曲面在竖直方向上等分为a+1个区域，使用a条第二线段将所述第二曲面在竖直方向上等分为a+1个区域；
在所述待测工件的厚度不均匀的情况下，根据所述待测工件不同区域的厚度，使用a条第一线段将所述第一曲面在竖直方向上分为a+1个区域，使用a条第二线段将所述第二曲面在竖直方向上分为a+1个区域；
遍历所述第一曲面上每一条所述第一线段上的点并通过以下公式计算所述第一线段上点的平均坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
遍历所述第二曲面上每一条所述第二线段上的点并通过以下公式计算所述第二线段上点的平均坐标：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中，a表示第a条第一线段或第二线段，P表示第一曲面，N表示第二曲面，n表示一条线段上所有点的个数；
通过计算所述第一线段上点的平均坐标和所述第二线段上点的平均坐标之间的距离，确定所述待测工件的测量厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待测工件的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息，通过比较所述测量参数信息与所述标准参数信息确定所述待测工件是否合格，包括：
从数据库中获取所述待测工件的编号对应的标准三维图像，将所述标准三维图像和所述待测工件经过测量得到的测量三维图像统一在同一坐标系下；
通过图像边缘检测分割算法，将所述待测工件的测量三维图像分割成M个待测曲面；
取所述待测曲面的外接矩形的任意三个顶点，建立基准面，计算所述待测曲面上目标点到所述基准面的距离h，在所述标准三维图像中取所述目标点的对应点，计算所述目标点的对应点与所述基准面的距离h0，若h与h0的差的绝对值符合小于预设公差，确定所述目标点的轮廓度合格；
当所述待测曲面中存在超过第一预设数量的目标点的轮廓度合格时，确定所述待测曲面的轮廓度合格；
当所述M个待测曲面中存在超过第二预设数量的待测曲面的轮廓度合格时，确定所述待测工件的轮廓度合格。
7.一种板状不规则曲面工件的检测系统，其特征在于，包括：
检测台，配置为放置待测工件，其中，所述待测工件为板状不规则曲面工件，所述待测工件包括沿厚度方向相对的第一曲面和第二曲面；
工业机械臂，配置为抓取所述待测工件，将所述待测工件放置在所述检测台上并在检测过程中保持固定；
X轴支架，沿所述检测台的长度方向设置在所述检测台的上方，所述X轴支架上设置第一滑道；
Y轴支架，沿所述检测台的宽度方向设置在所述检测台的上方，所述Y轴支架相对于所述检测台的一侧设置第一支架和第二支架，所述第一支架相对于所述第二支架的一侧设置第一图像采集装置，所述第二支架相对于所述第一支架的位置设置第二图像采集装置，所述Y轴支架沿所述第一滑道滑动设置；
工控机，与所述第一图像采集装置、所述第二图像采集装置和所述工业机械臂电连接，所述工控机配置为，根据待测工件的编号从数据库中获取所述待测工件的标准参数信息，其中，所述标准参数信息包括以下至少之一：所述编号对应的长度信息、宽度信息、厚度信息、轮廓度信息；通过所述第一图像采集装置配置采集所述第一曲面的三维点云数据信息，通过所述第二图像采集装置采集所述第二曲面的三维点云数据信息；根据所述第一曲面和所述第二曲面的三维点云数据信息确定所述待测工件的测量参数信息；通过比较所述测量参数信息与所述标准参数信息确定所述待测工件是否合格。
8.根据权利要求7所述的板状不规则曲面工件的检测系统，其特征在于，所述Y轴支架相对于所述检测台的一侧设置第二滑道，所述第一支架和所述第二支架沿所述第二滑道滑动设置，所述第一图像采集装置沿所述第一支架上下滑动设置，所述第二图像采集装置沿所述第二支架上下滑动设置。
9.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1至6任一项中所述的方法。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至6任一项中所述的方法。
CN202111069263.4A 2021-09-13 2021-09-13 板状不规则曲面工件的检测方法及系统 Active CN113532277B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111069263.4A CN113532277B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 板状不规则曲面工件的检测方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111069263.4A CN113532277B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 板状不规则曲面工件的检测方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113532277A true CN113532277A (zh) 2021-10-22
CN113532277B CN113532277B (zh) 2021-12-07

Family

ID=78093168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111069263.4A Active CN113532277B (zh) 2021-09-13 2021-09-13 板状不规则曲面工件的检测方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113532277B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114166119A (zh) * 2021-11-29 2022-03-11 湖北亿纬动力有限公司 一种电池尺寸测量方法、装置、设备及存储介质
CN114192412A (zh) * 2021-12-09 2022-03-18 中邮科技股份有限公司 一种物流流水线及物品信息与分拣车绑定的方法
CN115511807A (zh) * 2022-09-16 2022-12-23 北京远舢智能科技有限公司 一种凹槽位置和深度的确定方法及装置
CN116934751A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 深圳市信润富联数字科技有限公司 高精点云的采集方法及装置、存储介质、电子设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135417A (zh) * 2010-12-26 2011-07-27 北京航空航天大学 一种全自动三维特征提取方法
CN105783774A (zh) * 2016-04-11 2016-07-20 江苏科技大学 一种船舶钢板曲面尺寸在线测量系统及其方法
CN106767524A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 江苏大学 一种水力机械叶片曲面检测方法和装置
CN107270820A (zh) * 2017-06-05 2017-10-20 上海交通大学 一种大型薄壁构件壁厚在位测量系统和方法
CN110672007A (zh) * 2019-09-24 2020-01-10 佛山科学技术学院 一种基于机器视觉的工件表面质量检测方法及系统
CN111156923A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 上海森松制药设备工程有限公司 工件检测方法、装置、计算机设备以及存储介质
CN111351441A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 大连因特视智能传感科技有限公司 基于视觉的厚度测量设备及方法
CN112184885A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 深圳数马电子技术有限公司 一种工件坐标系的建立方法以及装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102135417A (zh) * 2010-12-26 2011-07-27 北京航空航天大学 一种全自动三维特征提取方法
CN105783774A (zh) * 2016-04-11 2016-07-20 江苏科技大学 一种船舶钢板曲面尺寸在线测量系统及其方法
CN106767524A (zh) * 2016-11-22 2017-05-31 江苏大学 一种水力机械叶片曲面检测方法和装置
CN107270820A (zh) * 2017-06-05 2017-10-20 上海交通大学 一种大型薄壁构件壁厚在位测量系统和方法
CN111351441A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 大连因特视智能传感科技有限公司 基于视觉的厚度测量设备及方法
CN110672007A (zh) * 2019-09-24 2020-01-10 佛山科学技术学院 一种基于机器视觉的工件表面质量检测方法及系统
CN111156923A (zh) * 2019-12-30 2020-05-15 上海森松制药设备工程有限公司 工件检测方法、装置、计算机设备以及存储介质
CN112184885A (zh) * 2020-09-25 2021-01-05 深圳数马电子技术有限公司 一种工件坐标系的建立方法以及装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114166119A (zh) * 2021-11-29 2022-03-11 湖北亿纬动力有限公司 一种电池尺寸测量方法、装置、设备及存储介质
CN114192412A (zh) * 2021-12-09 2022-03-18 中邮科技股份有限公司 一种物流流水线及物品信息与分拣车绑定的方法
CN115511807A (zh) * 2022-09-16 2022-12-23 北京远舢智能科技有限公司 一种凹槽位置和深度的确定方法及装置
CN116934751A (zh) * 2023-09-15 2023-10-24 深圳市信润富联数字科技有限公司 高精点云的采集方法及装置、存储介质、电子设备
CN116934751B (zh) * 2023-09-15 2024-01-12 深圳市信润富联数字科技有限公司 高精点云的采集方法及装置、存储介质、电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN113532277B (zh) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113532277B (zh) 板状不规则曲面工件的检测方法及系统
CN110370286B (zh) 基于工业机器人和单目相机的定轴运动刚体空间位置识别方法
JP6280525B2 (ja) カメラのミスキャリブレーションの実行時決定のためのシステムと方法
CN106705847B (zh) 一种自由曲面内缝隙几何尺寸测量方法及装置
CN110455187B (zh) 一种基于三维视觉的盒体工件焊缝的检测方法
US9449378B2 (en) System and method for processing stereoscopic vehicle information
CN110146017B (zh) 工业机器人重复定位精度测量方法
CN110260818B (zh) 一种基于双目视觉的电子连接器鲁棒检测方法
US20220230348A1 (en) Method and apparatus for determining a three-dimensional position and pose of a fiducial marker
CN112361958B (zh) 一种线激光与机械臂标定方法
Hsu et al. Development of a faster classification system for metal parts using machine vision under different lighting environments
CN112577447B (zh) 一种三维全自动扫描系统及方法
Ge et al. Online 3-D modeling of complex workpieces for the robotic spray painting with low-cost RGB-D cameras
CN116399241B (zh) 一种贴片式电感几何参数测量方法及系统
RU2382515C1 (ru) Способ калибровки системы технического зрения из трех видеокамер и устройство для его реализации
CN110864671A (zh) 基于线结构光拟合平面的机器人重复定位精度测量方法
CN114918723B (zh) 基于表面检测的工件定位控制系统及方法
CN116147477A (zh) 联合标定方法、孔位检测方法、电子设备以及存储介质
Rashd et al. Open-box target for extrinsic calibration of LiDAR, camera and industrial robot
Kana et al. Robot-sensor calibration for a 3D vision assisted drawing robot
JP2005186193A (ja) ロボットのキャリブレーション方法および三次元位置計測方法
Yu et al. Vision-based method of kinematic calibration and image tracking of position and posture for 3-RPS parallel robot
Huang et al. An Automatic 3D Work Object Calibration Method Based on Hybrid 2D Image Vision
Turgut et al. A method for determining local coordinate frames attached to objects by a laser profile sensor in industrial robot workspaces
CN113048886B (zh) 计量工件不规则体尺寸的测量方法及设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant