CN115931871B - 一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法，属于转子外轮廓缺陷检测领域，其采用针对转子轮廓空间特征自制的高精度多面体标定块对CCD相机和激光扫描仪进行标定，以此准确获得每个传感器的内外参、畸变修正参数以及数据匹配参数，并通过对激光扫描仪和CCD相机设置位置、安装角度的优选设置，使得装置在获取转子的点云数据和图像数据的过程中，无需在被测件上粘贴标记点，点云拼接时不再依赖标志点或者特征点，完全依据空间位置信息的先验知识就能很容易得到被测件的高精度三维全维度信息，极大的缩短了整个检测的准备时间和后续去标志点的处理时间，减少了人力消耗和产线的检测成本。

Description

一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法

技术领域

本发明属于转子外轮廓缺陷检测领域，具体涉及一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法。

背景技术

永磁电机因其功率因数和效率较高、控制性能优良而被广泛运用于很多行业中。作为电机的核心功能单元，转子的质量流控制是电机生产和安装过程中的一个重要环节，转子的质量对电机的使用寿命和功能具有十分重要的影响。

永磁电机转子的结构、规格、型号千差万别，轮廓表面的缺陷和检测需求也有很大差异，既有凹坑、安装间隙、轴弯曲以及偏心情况这些空间位置信息的检测需求，也有金属表面生锈、异物、划伤、异色等颜色信息的检测需求，因此如何使用同一装置满足永磁电机转子的这些检测需求，并且尽可能多地兼容不同规格转子的检测是永磁电机产线急需解决的问题。

如今，在对永磁电机转子外轮廓表面的缺陷进行检测的方式中，自动化程度比较高的做法是通过手持三维激光扫描仪结合贴标志点的夹具获取转子的三维点云信息，通过数据处理进行三维建模，进而获取转子表面凹坑、安装间隙、毛刺、轴弯曲以及偏心情况，转子的其他外观缺陷则需要通过质检员进行人工检查或者通过单独的CCD检测设备进行检测，如齿轮生锈、异物、划伤、异色等缺陷，耗费时间较长，效率低下，检测质量受人为主观因素影响大，无法满足规模生产过程中的实时在线检测。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法，其通过多套沿环向设置的相机和激光扫描仪分别采集转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据，并与标准数模的数据进行比对，以此获取转子外轮廓的缺陷，实现对转子外轮廓的快速检测作业。

为实现上述目的，本发明提供一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其包括数据采集模组、数据处理模组、缺陷报警模组和存储模组；

其中，所述数据采集模组对应待测转子的外轮廓设置，且其与所述数据处理模组通讯连接，用于采集多组待测转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据，并将其传输至所述数据处理模组内，所述数据处理模组通过算法模型对数据进行矫正和拼接，得到待测转子全轮廓数据和图像，并将全轮廓数据与标准数模进行比对，同时对全轮廓图像进行判别，获取该待测转子外轮廓的缺陷及该缺陷位置；

所述缺陷报警模组与所述数据处理模组通讯连接，用于在所述数据处理模组判别转子表面存在缺陷后进行告警；

所述存储模组与所述数据处理模组通讯连接，用于接收并存储待测转子的全轮廓数据和图像。

作为本发明的进一步改进，所述数据采集模组包括工作台和设置在该工作台上的导轨机构和数据采集机构；

并在所述导轨机构上设置有至少两所述支撑夹持机构上，其用于对待测转子转动进行夹持并固定，并使其在导轨机构的带动下穿过所述数据采集机构，进而通过所述数据采集机构采集待测转子外轮廓的多组图像数据和多组三维点云数据。

作为本发明的进一步改进，所述数据采集机构包括沿水平横向跨设于导轨上方设置的承载单元，并在所述承载单元的两个端面上分别设置有多个点云数据采集单元和多个图像数据采集单元；且

多个所述数据采集单元和多个所述图像数据采集单元分别呈环形间隔设置。

作为本发明的进一步改进，对应所述导轨机构和所述支撑夹持机构，以及夹持于支撑夹持机构上的待测转子，在所述承载单元上沿所述待测转子的移动方向开设有通槽，使得所述支撑夹持机构和所述待测转子可穿过所述承载单元。

作为本发明的进一步改进，多个所述图像数据采集单元其检测方向的交点和多个所述点云数据采集单元其检测方向的交点的连线与所述导轨的轴线平行；且

所述待测转子被夹持后，其轴线与交点的连线重合。

作为本发明的进一步改进，所述支撑夹持机构包括至少两支撑单元，并在至少一个支撑单元上设置有夹持单元，用于对待测转子转动轴的一端进行夹持，并使其另一端撑设在另一个支撑单元上；且

所述待测转子在夹持后，其轴线呈水平状。

作为本发明的进一步改进，所述数据处理模组包括数据处理模块和数据对比模块；

所述数据处理模块与所述数据采集模组通讯连接，用于接收所述数据采集模组所采集到的多组二维图像数据和多组三维点云数据，并将采集到的二维图像数据进行转换、拼接和分割，同时将三维点云数据进行修正和拼接，获取转子外表面全轮廓的数据及图像数据；

所述数据对比模块与所述数据处理模块通讯连接，用于接收所述数据处理模块处理后的待测转子外表面全轮廓数据，并将该数据与标准数模进行比对，得到待测转子外轮廓的缺陷及其位置。

在此基础上，本发明还提供一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测方法，其利用上述的检测装置来实现，其包括以下步骤：

S100：设置多套图像数据采集单元和多套点云数据采集单元；

S200：利用多套图像数据采集单元和多套点云数据采集单元分别采集待测转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据；

S300：利用标定参数对三维点云数据进行修正，获取真实的三维点云数据，并将二维图像轮廓图转换成二维正视图；

S400：将多套三维点云数据进行拼接，获取待测转子的空间特征值和全轮廓数据，并拼接多组二维图像数据，获取待测转子完整的二维图像，以此得到待测转子外表面的全轮廓点云数据和CCD图像数据；

S500：根据空间特征值判断同心度和轴承弯曲情况，并将全轮廓的三维点云数据与标准数模进行比对，获取待测转子外轮廓缺陷的种类以及位置，同时根据二维图像数据，并基于颜色判断转子外轮廓的缺陷种类以及位置；

S600：将缺陷信息发送给缺陷报警模块，并进行告警；

S700：完成对转子外轮廓缺陷检测的作业。

作为本发明的进一步改进，在步骤S300中，对标定参数的获取还包括以下步骤：

利用多面体标定块对所述图像数据采集单元和点云数据采集单元进行联合标定；

通过所述多面体标定块已知的数学模型和图像采集单元和点云数据采集单元的测量信息，得到各个传感器的畸变系数、内外参数以及数据匹配参数。

作为本发明的进一步改进，在步骤S500中，获取了将待测转子外表面的全轮廓数据和图像与标准数模进行比对得到待测转子的缺陷信息后，还包括以下步骤：

将待测转子缺陷信息传输至存储模组内进行存储，并根据缺陷种类的不同进行分类存储。

上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

（1）本发明的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其通过CCD相机和激光扫描仪同时对转子的外轮廓的数据进行采集，并通过对数据处理方法上的优化，将点云数据和图像数据有机结合起来，将三维信息与标准数模以及进行比对，并依据图像数据和算法模型，获取待测转子外轮廓的缺陷及其缺陷的位置，进而实现对转子外轮廓多种类缺陷快速且准确的检测作业。

（2）本发明的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其采用针对转子自制的高精度多面体标定块对CCD相机和激光扫描仪进行标定，以此准确获得每个传感器的内外参、畸变修正参数以及数据匹配参数。同时，通过对激光扫描仪和CCD相机设置位置、安装角度的优选设置，使被装置在获取的转子空间位置信息数据及图像数据的修正配准过程能够被大大简化，难度大大降低；无需在被测件上粘贴标记点，并且在进行点云拼接时不再依赖标志点或者特征点，完全依据空间位置信息的先验知识就能很容易得到被测件的高精度三维全维度信息，极大的缩短了整个检测的准备时间和后续去标志点的处理时间，减少了人力消耗和产线的检测成本。

（3）本发明的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法，其操作过程简单、自动化程度高、测量速度快、一致性好且精度高，能够满足产线在线对转子的质量检测要求，具有良好的使用价值与应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例中用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置中数据采集模组的装配图；

图2是本发明实施例中用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置中数据采集模组的轴测图；

图3是本发明实施例中用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置的组成图；

图4是本发明实施例中用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测方法中对点云数据进行处理的流程图；

图5是本发明实施例中用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测方法中对图像数据进行处理的流程图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：

100、导轨机构；101、丝杆副；102、丝杆螺母；

200、支撑夹持机构；201、支撑单元；202、夹持单元；

300、数据采集机构；301、图像数据采集单元；302、点云数据采集单元；400、待测转子。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

请参阅图1~3，本发明优选实施例中的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置及方法，其通过多套沿环向设置的相机和激光扫描仪分别采集转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据，并与标准数模的数据进行比对，以此获取转子外轮廓的多类缺陷，实现对转子外轮廓的快速检测作业。

具体而言，本发明优选实施例中的检测装置，其包括数据采集模组、数据处理模组、缺陷报警模组和存储模组，数据采集模组与数据处理模组通讯连接，将其采集到的二维图像数据和三维点云数据传输至数据处理模组内，并在数据处理模组内对二维图像数据和三维点云数据进行处理，以此获取精确的二维图像与三维点云数据，并与数据处理模组内预先设定的标准数模进行比对及算法处理，进而获取转子外轮廓的缺陷种类和缺陷位置，并将该差异数据传输至缺陷报警模组上，进行缺陷报警作业；存储模组与缺陷报警模组通讯连接，用于接收外轮廓数据，并对转子的外轮廓数据根据其缺陷的种类进行分类存储。

进一步具体地，在上述优选实施例中，数据采集模组包括工作台和设置在该工作台上的导轨机构100和数据采集机构300，以及支撑夹持机构200，支撑夹持机构200设置在导轨机构100上，用于对待测转子400进行夹持与支撑，并使其能够在导轨机构100的带动下沿水平方向坐往复运动，并穿过数据采集机构300，使得数据采集机构300能够对待测转子400外周面的外轮廓的图像数据和三维点云数据进行采集。

进一步具体地，检测机构包括承载单元和分设在承载单元两端面的多个图像数据采集单元301和点云数据采集单元302，多个图像数据采集单元301和多个点云数据单元，用于采集待测转子400外周面不同位置处的图像数据和点云数据，承载单元外周沿导轨机构100的运动方向设有可供导轨和穿过的空间，使得待测转子400能够在导轨机构100和支撑夹持机构200的带动下从承载单元的一侧穿过，以此利用设置在承载单元两侧的图像采集单元和点云数据采集单元302依次采集待测转子400的二维图像数据和三维点云数据。

更进一步地，为保证图像数据采集单元301和点云数据采集单元302对待测转子400外轮廓数据的准确采集，优选图像数据采集单元301和点云数据采集单元302均有三个，三个点云数据采集单元302和三个图像数据采集单元301的设置位置相对应，如图1中所示。以图像数据采集单元301为例，三个图像数据采集单元301呈环形等距分布在承载单元的端面上，并且其中一个位于承载单元的垂线上，其检测方向朝向其设置端面的中心设置，进而通过三个图像数据分别从“上方、左下和右下”三个方向采集待测转子400的二维图像数据。

在一个具体的实施例中，点云数据采集单元302为激光扫描仪，图像数据采集单元301为CCD相机，激光扫描仪和CCD相机均有三个，三激光扫描仪和CCD相机均呈环形等距分布在承载单元的端面上。相对应地，在承载单元的中央位置处留有可供待测转子400穿过的空间，使得待测转子400在穿过时，能够从承载单元的中央穿过，并被三个呈环形等距设置CCD相机和激光扫描仪获取其外轮廓的图像数据与三维点云数据，进而实现对转子外轮廓数据的快速且完整的采集作业。

进一步优选地，承载单元呈柱状，其轴线方向与导轨的延伸方向平行，并处于同一竖向平面上，并在承载单元圆心的位置处留有可供待测转子400穿过的通槽，且待测转子400在撑设后，其轴线的穿过该圆心位置，三个CCD相机和三激光扫描仪的采集方向朝向承载单元的圆心设置。通过此种布置方式，能够有效保证CCD相机和激光扫描仪准确能够获取弯折的转子外表面二维图像数据和三维点云数据。

更细节地，导轨机构100包括设置在工作台上丝杠副和啮合在该丝杆副101上的至少丝杆螺母102，同时，支撑夹持机构200包括设置在至少两丝杆螺母102上的至少两支撑单元201，并在至少一个支撑单元201上设置有夹持单元202，用于对待测转子400转动轴的任意一端进行夹持，同时其另一端撑设在另一个支撑单元201上，并在撑设后，转子轴线呈水平状。

当然，在实际设置的过程中，优选两支撑单元201均为竖向高度可调的伸缩杆件，并且，在两伸缩杆件顶部的伸缩端均设置有夹持单元202，优选夹持单元202为夹爪，进而通过位于伸缩杆件上的两个夹爪分别对待测转子400的两端进行夹持。

在一个具体的实施例中，支撑单元201有两个，分别为第一支撑单元201和第二支撑单元201，夹持单元202设置在第一支撑单元201上，进而对转子的转动轴实现轴向的夹持，转子转动轴的另一端放置到第二支撑单元201的顶面，以此实现对转子稳定的夹持。

进一步地，在上述优选实施例中的数据采集模组对待测转子400的外轮廓数据进行采集后，数据采集模组则会将采集后的数据传输至数据处理模组中进行处理，进而获取完整且准确的三维点云数据和完整的二维图像数据。

具体而言，数据处理模组包括数据处理单元和与其电连接的数据判别单元，数据处理单元用于接收来自数据采集单元所采集到的数据，并对其进行数据矫正、拼接、算法处理，最后得到转子全轮廓的点云数据和灰度值图像，并将处理后的数据传输至数据判别单元中与标准数模进行比对，进而获取转子表面的缺陷种类和缺陷位置。

可以理解，在实际使用时，需先对图像数据采集单元301和点云数据采集单元302进行标定，与传统标定方式不同的是，本发明优选实施例中的标定采用多面体标定块进行标定，并通过多面体标定块已知的数学模型和传感器的测量信息得到各个传感器的畸变系数、内外参数以及数据匹配参数，以此在实际测量中利用修正参数和多传感器数据，得到真实的转子轮廓点云数据和图像数据。

其标定过程如下：在三维空间内，任意选取一点并获取该点的世界坐标[x_w，y_w，z_w]^T，该点在相机坐标下的位置可通过以下关系得到：

=/>（1）

其中，，(i，j=1，2，3)为旋转矩阵，T=/>，经归一化后该坐标表示为：

Pn==/>（2）

结合相机的内部参数，可得到空间点P在相机像平面上的像点p：

P==/>（3）

其中f_u和f_v分别表示水平和垂直方向的焦距。u₀和v₀表示像平面上主点的位置。联立式（1）、（2）、（3），可以得到空间点与其像素点之间的关系：

（4）

考虑到相机镜头的径向畸变和切向畸变，归一化平面上的投影坐标[x_d,y_d]^t：

=/>（5）

其中k₁和k₂是径向畸变系数，k₃和k₄切向畸变系数。

进一步地，数据处理单元在接收到二维图像数据后，先会对二维图像数据进行平滑与去噪等常规处理，然后再利用标定的参数，将CCD相机所拍摄到的二维轮廓图转换成二维正视图；再将多组CCD相机所拍摄的二维图像数据进行拼接，以此获取待测转子400完整的二维图像。然后采用最大类间分割算法对图像进行分割，完成对图像数据的处理过程。

最后，将处理后的二维图像数据传输至数据对比模块中，判断转子表面的缺陷，如：齿轮生锈、异物、划伤、异色等。可以理解，此处对转子表面的缺陷进行判别时，是依据CCD图像的RGB信息，进行三通道灰度值统计后，根据最大类间分割算法对找到图像分割阈值并对图像进行分割，进而把金属生锈、异物、划伤、异色等表面特性类缺陷信息提取出来并标识出区域范围。

在实际使用的过程中，数据对比模块可以是在终端设备上直接根据图像数据的色彩判断上述缺陷是否存在，也可以通过人工判别的方式进行判别（即将分割后的图片显示到显示屏上再来进行判别）。

进一步地，数据处理模块在接收到三维点云数据后，会先通过标定参数对三维点云数据进行数据修正和拼接，以获取待测转子400的空间特征值和全轮廓数据，将处理后的三维点云数据传输至数据对比模块中，与提前录入的标准数模进行比对，进而获取待测外轮廓的缺陷。此处的缺陷包括：凹坑、安装间隙、毛刺等。同时，根据空间特征值判断待测转子400的同心度和轴承弯曲变形情况，进而实现对转子外轮廓表面多种类缺陷的判别作业。

进一步具体地，获得到转子轮廓的全轮廓信息后，根据待测转子400不同位置的横截面图像，使用拟合算法计算得到该位置的虚拟圆心，将所有中心点连接起来就是转子轴心位置，从而可以判断整个转子同心度是否合格，轴承的弯曲情况；用得到的转子外轮廓的数据和转子的标准数模进行对比，可以测量到转子是否有凹坑、安装间隙、毛刺，同时得到这些缺陷的位置信息。

此外，对于本发明中的变换，点云配准问题可以描述为：

(6)

其中，式中p_s和p_t是源点云和目标点云的一一对应点，利用该算法可以迭代出最优拼接点云配准信息。

可以理解，上述过程整个对数据进行处理的过程可简单概括为：将激光扫描仪和CCD相机采集到的数据与标定参数进行修正，就可以得到每个真正的三维点云空间信息和CCD二维图像信息，用多个同类型传感器数据进行拼接就可以得到全轮廓图像信息。

在实际设置的过程中，在对待测转子400外轮廓扫描测量过程中导轨的运动方向、运动速度及运动行程是按照测量精度和线激光扫描仪的扫描参数计算而得到的，进而将各个系统参数从尺寸参数上相互关联，实现高精度的测量作业。

进一步地，本发明优选实施例中的检测装置，其还包括显示模组，其与数据处理模组电连接，用于接收数据处理模组对转子外轮廓的数据，并显示其外轮廓上具有缺陷的位置。进一步优选地，优选缺陷报警模组为声光报警模组，且针对不同的缺陷种类可设计不同的声光报警类型，方便作业人员进行区分。

本发明转子外轮廓检测装置的工作原理：在使用前：先按照如图1中所示的方式组装各个模块，然后再利用多面体标定块对数据采集模组中的图像数据采集单元301和点云数据采集单元302进行标定，接着工作人员利用夹持单元202将待测转子400固定到支撑夹持机构200，然后控制导轨机构100开始工作，待测转子400在导轨机构100的带动下匀速向数据采集模组的方向运动，同时，CCD相机和激光扫描仪开始作业，分别采集待测转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据，并待测转子全部穿过承载单元后，数据采集模组完事对整个转子外轮廓数据的采集作业；在采集作业完成后，数据采集模组将采集到的数据传输至数据处理模组，数据处理模组通过预先标定的参数对点云和图像进行矫正，并对外轮廓数据进行拼接和算法处理，最后通过标准数模与处理后的数据进行比对，获取转子外轮廓的缺陷种类及其位置，并通过声光报警的方式提醒作业人员该待测转子400存在缺陷；最后，将数据传输至显示屏上进行显示，完成整个待测转子400外轮廓的缺陷检测作业。

总体而言，本发明优选实施例中的检测装置，其通过一次检测作业，即可同时获取待测转子400的二维色彩信息和三维点云信息，并利用二维色彩信息和三维点云相互补充，实现装置对多种类缺陷精确检测。同时，由于被测物是已知数据模型的高精度加工物体，二维和三维传感器的位置关系、导轨运动速度都是先验知识，因此可以找到二维图像中的每个像素对应的三维点云位置，从而可以把二维信息和三维信息结合起来，提供更多的信息数据使系统能够更加具体的判断缺陷信息，进而减少误判、漏判等情况的发生。

具体而言，利用二维和三维的冗余信息还可以增加系统的检测能力，以划伤和毛刺是两种较为常见的表面缺陷为例：在采用普通的三维测量方法时，毛刺通过空间特征明显很容易检测出来，但是轻微的划伤由于检测精度或划伤较浅等缘故，在采用传统方式进行检测时，难以检测出来，而利用二维图像检测的方式，因为都是投影图像，毛刺和划伤在二维图像中的特性十分相似，因此，难以准确的进行判断，十分容易噪声漏判、误判等情况。而利用发明优选实施例中的检测装置，将待测转子400的二维图像数据与三维点云数据一一对应，在二维图中分辨出一个“类毛刺/划伤点位”时，然后再对应到三维点云的空间内，进而利用三维点云的空间特征来判断来分辨到底是毛刺还是划伤。

更进一步地，由于本方案中的扫描仪、CCD相机被安装预设角度精确固定在了特定位置，约束条件固定，因此在被测件实际检测过程中，系统对获取的空间位置信息数据及图像数据的修正配准过程被大大简化，难度大大降低，不需在被测件上粘贴标记点，点云拼接时不再依赖标志点或者特征点，完全依据空间位置信息的先验知识就能很容易得到被测件的高精度三维全维度信息，极大的缩短了整个检测的准备时间和后续去标志点的处理时间，减少了人力消耗和产线的检测成本。

在此基础上，本发明还提供了一种转子外轮廓缺陷检测方法，如图3~图5中所示，其利用上述优选实施例中的检测装置来实现，包括以下步骤：

S100：设置呈环形布设的多套图像数据采集单元301和多套点云数据采集单元302；

在如图1所示的优选实施例中，优选图像数据采集单元301为CCD相机，点云数据采集单元302为激光扫描仪，CCD相机和激光扫描仪均有三套，三套CCD相机和三套激光扫描仪分设在承载单元的两个端面上。

更进一步地，在实际使用的过程中，需对CCD相机和激光扫描仪进行标定作业，本发明采用多面体标定块对CCD相机和激光扫描仪进行标定，此处的多面体标定块为表面带有多个靶标的类转子模型，在利用该自制多面体标定块进行标定时，无需在标定体的表面粘贴标记点，通过面与面之间形成角点作为特征点，完全依据空间位置信息的先验知识就能很容易得到被测件的高精度三维全维度信息，极大的缩短了整个检测的准备时间和后续去标志点的处理时间，减少了人力消耗和产线的检测成本，简化了后续空间信息位置的获取和图像数据的修正匹配等过程。

S200：利用多套图像数据采集单元301和多套点云数据采集单元302分别采集待测转子400外轮廓的二维图像数据和三维点云数据。

S300：利用标定参数对三维点云数据进行修正，获取真实的三维点云数据，并将二维图像轮廓图转换成二维正视图；

S400：将多套三维点云数据进行拼接，获取待测转子400的空间特征值和全轮廓数据，并拼接多组二维图像数据，获取待测转子400完整的二维图像；

S500：根据空间特征值判断同心度和轴承弯曲情况，并将全轮廓的三维点云数据与标准数模进行比对，获取待测转子400外轮廓的凹坑、安装间隙、毛刺、轴弯曲、不平衡、不对中、偏心情况等缺陷信息及位置；

根据CCD二维图像数据，并基于颜色判断转子外轮廓的金属生锈、异物、划伤、异色等缺陷信息及位置。

S600：将存在缺陷的数据传输显示模组上进行显示，同时控制缺陷报警模块发出声光报警。

S700：完成对转子外轮廓缺陷检测的作业。

本发明的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其采用针对转子自制的高精度多面体标定块对CCD相机和激光扫描仪进行标定，以此准确获得每个传感器的内外参、畸变修正参数以及数据匹配参数。同时，通过对激光扫描仪和CCD相机设置位置、安装角度的优选设置，使被转子在实际检测过程中，装置获取的空间位置信息数据及图像数据的修正配准过程被大大简化，难度大大降低，无需在被测件上粘贴标记点，点云拼接时不再依赖标志点或者特征点，完全依据空间位置信息的先验知识就能很容易得到被测件的高精度三维全维度信息，极大的缩短了整个检测的准备时间和后续去标志点的处理时间，减少了人力消耗和产线的检测成本。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其特征在于，其包括数据采集模组、数据处理模组、缺陷报警模组和存储模组；

所述数据采集模组对应待测转子的外轮廓设置，且其与所述数据处理模组通讯连接，用于采集多组待测转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据，并将其传输至所述数据处理模组内，所述数据处理模组通过算法模型对数据进行矫正和拼接，得到待测转子全轮廓数据和图像，并将全轮廓数据与标准数模进行比对，同时对全轮廓图像进行判别，获取该待测转子外轮廓的缺陷及该缺陷位置；

所述数据采集模组包括工作台和设置在该工作台上的导轨机构和数据采集机构，所述导轨机构上设置有至少两支撑夹持机构；所述数据采集机构包括沿水平横向跨设于导轨上方设置的承载单元，所述承载单元的两个端面上分别设置有多个点云数据采集单元和多个图像数据采集单元；且多个所述点云数据采集单元和多个所述图像数据采集单元分别呈环形间隔设置；多个所述图像数据采集单元其检测方向的交点和多个所述点云数据采集单元其检测方向的交点的连线与所述导轨机构的轴线平行；且所述待测转子被夹持后，其轴线与交点的连线重合；

在所述承载单元上沿待测转子的移动方向开设有通槽，使得所述支撑夹持机构和所述待测转子可穿过所述承载单元；

所述数据处理模组包括数据处理模块和与其通讯连接的数据对比模块，用于接收所述数据处理模块处理后的待测转子外表面全轮廓数据，并将该数据与标准数模进行比对，得到待测转子外轮廓的缺陷及其位置；

所述缺陷报警模组与所述数据处理模组通讯连接，用于在所述数据处理模组判别转子表面存在缺陷后进行告警；

所述存储模组与所述数据处理模组通讯连接，用于接收并存储待测转子的全轮廓数据和图像数据。

2.根据权利要求1所述的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测装置，其特征在于，所述支撑夹持机构包括至少两支撑单元，并在至少一个支撑单元上设置有夹持单元，用于对待测转子转动轴的一端进行夹持，并使其另一端撑设在另一个支撑单元上；且

所述待测转子在夹持后，其轴线呈水平状。

3.一种用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测方法，其特征在于，其利用权利要求1~2中任意一项所述的检测装置来实现，其包括以下步骤：

S100：设置多套图像数据采集单元和多套点云数据采集单元；

S200：利用多套图像数据采集单元和多套点云数据采集单元分别采集待测转子外轮廓的二维图像数据和三维点云数据；

S300：利用标定参数对三维点云数据进行修正，获取真实的三维点云数据，并将二维图像轮廓图转换成二维正视图；

利用多面体标定块对所述图像数据采集单元和点云数据采集单元进行联合标定；

通过自制多面体标定块已知的数学模型和图像采集单元和点云数据采集单元的测量信息，得到各个传感器的畸变系数、内外参数以及数据匹配参数；

S400：将多套三维点云数据进行拼接，获取待测转子的空间特征值和全轮廓数据，并拼接多组二维图像数据，获取待测转子完整的二维图像，以此得到待测转子外表面的全轮廓数据和图像；

S500：根据空间特征值判断同心度和轴承弯曲情况，将全轮廓的三维点云数据与标准数模进行比对，获取待测转子外轮廓缺陷的种类以及位置，同时根据二维图像数据，判断转子外轮廓的缺陷种类以及位置；

S600：对转子控制缺陷报警模块进行告警；

S700：完成对转子外轮廓缺陷检测的作业。

4.根据权利要求3所述的用于永磁电机转子外轮廓缺陷检测方法，其特征在于，在步骤S500中，获取待测转子外表面缺陷信息得到缺陷信息后，还包括以下步骤：

将待测转子缺陷信息传输至存储模组内进行存储，并根据缺陷种类的不同进行分类存储。