CN117516379A - 一种基于3d激光线扫描的轴承尺寸检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法及系统，包括：获取待检测的轴承上的每个点轮廓线的三维坐标数据；对三维坐标数据进行预处理，其中，预处理包括杂点滤波、智能补缺算法、干扰光滤波；对预处理后的三维坐标数据进行模型拟合，根据拟合结果确定待检测的轴承的表面信息；根据待检测的轴承的表面信息确定待检测的轴承尺寸检测结果；本发明具有以下有益效果：本发明提高了检测效率：传统的轴承工件检测通常需要手动进行，费时费力且容易出错，而这个基于3D激光线扫描传感器的系统可以实现自动化检测，大大减少了人力成本和时间消耗，所以提高了检测的效率；本发明还提高了检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及轴承尺寸检测技术领域，特别是涉及一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法及系统。
背景技术
现代工业生产对于工件的质量控制和检测要求越来越高，轴承工件是一种常见的工业零部件，其形状特殊且存在多个关键尺寸，在轴承工件检测领域，涉及到多个关键技术，包括3D扫描技术、数据处理算法和工件检测系统等。
3D扫描技术是获取物体三维形状和表面信息的重要手段之一，常见的3D扫描技术包括激光三角测量、结构光扫描和光学投影等，这些3D扫描技术技术通过获取物体表面点的坐标数据，实现对工件形状的测量和重建；数据处理算法：对于3D扫描获得的大量坐标数据，需要进行数据处理和分析，以提取有用信息并实现工件的检测和分析，常见的数据处理算法包括直线拟合算法、点云滤波算法和几何计算算法等，这些数据处理算法可以识别工件的特征、过滤噪声数据并计算工件的尺寸和形状；工件检测系统是整个轴承工件检测过程的关键组成部分，该系统由传动装置、传感器和上位机软件组成，实现工件的固定、扫描和数据处理等功能，传感器负责获取工件表面的坐标数据，传动装置用于固定和移动工件，上位机软件进行数据处理和结果展示。
目前针对轴承工件检测，已经存在一些相关技术方案，然而这些方案仍存在一些缺点和局限性，传统人工检测方法：传统的人工检测方法通常依赖于人工测量和目视判断，存在效率低下、主观性强以及易受人为误差影响的问题；此外对于复杂的轴承工件形状和尺寸，人工检测方法往往无法满足高精度和高效率的要求，同时人工检测方案在工件检测过程中缺乏自动化和集成性，例如人工操作的介入和多个独立软件组件的使用可能导致工作流程的不连贯和效率低下；单点传感器方案：某些现有技术方案采用单点传感器进行扫描和测量，如激光传感器，这种方案可能无法全面获取工件表面的三维信息，导致测量结果的不准确性和不完整性。同时，单点传感器方案可能无法满足对复杂工件形状的全面检测需求；点云工具扫描方案：检测物体形貌复杂，点云工具扫描方案采用相同的检测参数，比如积分时间和阈值等去扫描检测，不同位置的反光差异比较大，对检测结果影响很大；所以现有技术方案在轴承工件检测系统的自动化、准确性和效率方面存在一些缺点和局限性。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法及系统，用于解决现有技术中传统的检测方法存在效率低下、精度不高的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法，包括：获取待检测的轴承上的每个点轮廓线的三维坐标数据；对三维坐标数据进行预处理，其中，预处理包括杂点滤波、智能补缺算法、干扰光滤波；对预处理后的三维坐标数据进行模型拟合，根据拟合结果确定待检测的轴承的表面信息；根据待检测的轴承的表面信息确定待检测的轴承尺寸检测结果。
于本发明的一实施例中，其中，不同位置检测点采用不同的作业，作业里包含检测参数和数据处理算法。
于本发明的一实施例中，所述数据处理算法包括局部特征提取和模型拟合及差值计算等。
一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，包括：
3D激光线扫描传感器：通过发射激光线至待检测的轴承表面，并利用接收器接收激光线经过待检测的轴承表面反射回来的信号，从而计算出每个点的坐标信息；
与所述3D激光线扫描传感器连接的上位机：用于接收3D激光线扫描传感器发送来的每个点的坐标信息，并对每个点的坐标信息进行杂点滤波、直线拟合和高度差的计算等处理。
于本发明的一实施例中，所述杂点滤波的具体步骤为：对接收到的轮廓线坐标数据进行杂点滤波处理，去除噪声点。
于本发明的一实施例中，所述直线拟合的具体步骤为：所述直线拟合的具体步骤为：通过接收到的坐标数据，利用数学算法进行直线拟合，得到待检测的轴承的主轴线，其中，所述数学算法为最小二乘法。
于本发明的一实施例中，所述高度差计算的具体步骤为：根据拟合的直线和原始坐标数据，计算出待检测的轴承不同点之间的高度差，进一步分析待检测的轴承的形状和尺寸。
如上所述，本发明的一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法及系统，具有以下有益效果：本发明提高了检测效率：传统的轴承工件检测通常需要手动进行，费时费力且容易出错，而这个基于3D激光线扫描传感器的系统可以实现自动化检测，大大减少了人力成本和时间消耗，所以提高了检测的效率；本发明提高了检测精度：传统的人工检测容易受到操作员技术水平和主观因素的影响，结果可能存在一定的误差，而该系统利用3D激光线扫描传感器的高精度测量能力，可以实现对轴承工件表面的精确扫描和测量，提高了检测的精度和准确性；本发明实现可靠的质量控制：轴承工件通常用于工业生产中的连接件或支撑结构，其质量对产品的安全性和可靠性至关重要，通过使用这个检测系统，可以对每个工件进行全面而精确的检测，确保其符合设计要求和质量标准，从而实现可靠的质量控制。
附图说明
图1显示为本发明实施例中公开的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统中3D激光线扫描传感器作业流程示意图；
图2显示为本发明实施例中公开的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法中智能补缺算法介绍示意图；
图3显示为本发明实施例中公开的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法中抗杂散光算法介绍示意图；
图4显示为本发明实施例中公开的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统中3D激光线扫描传感器和上位机的作业内容示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1至图4，本发明的第一实施例涉及一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法，包括：获取待检测的轴承上的每个点轮廓线的三维坐标数据；对三维坐标数据进行预处理，其中，预处理包括杂点滤波、智能补缺算法、干扰光滤波；对预处理后的三维坐标数据进行模型拟合，根据拟合结果确定待检测的轴承的表面信息；根据待检测的轴承的表面信息确定待检测的轴承尺寸检测结果。
其中，不同位置检测点采用不同的作业，作业里包含检测参数和数据处理算法，分点作业的创新点在于充分考虑了轴承工件的结构特点和不同位置点的差异性，针对每个位置点设计了最适合的检测参数和数据处理算法，对于每个检测点，分点作业根据该位置的特点和要求，设置最适合的检测参数，这些参数积分时间和阈值等，旨在最大程度地提高该位置点的检测精度。同时每个检测点都应用特定的数据处理算法，这些算法可以针对该位置点的特征进行优化，这种个性化的处理方式可以提高检测的准确性，使得每个位置点都能够达到最佳的检测效果，从而提高整体的检测精度和可靠性。
该发明技术采用的数据处理算法，包括局部特征提取和模型拟合以及差值计算等。局部特征提取能够准确提取出某部位的特征而避免受到其他部分的干扰，实现信息提取的准确性，模拟拟合能够更进一步提高测量的精度，避免异常点影响到测量结果。这些算法能够高效地处理大规模的工件数据，准确地提取工件的特征和尺寸信息。
进一步的说，针对工件内部结构复杂且反光问题较为严重，本发明采用了多种干扰光抑制算法，比如智能补缺算法、干扰光滤波、光斑连续性筛选等算法，有效降低了工件内部反光、环境光等干扰问题，并且本发明通过将一整条轮廓线上多点数据的融合，可以全面获取工件的形状、尺寸和表面信息，提高检测的准确性和完整性，该发明注重实时性和高效性，实现了工件检测系统的自动化、集成化，通过优化算法和硬件设计，实现快速的数据处理和实时的检测结果反馈，这使得该技术适用于工业生产线等需要高效率工件检测的场景。
请参阅图1至图4，本发明的第二实施例涉及一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，包括：
3D激光线扫描传感器：3D激光线扫描传感器是本系统的核心组件，用于扫描待检测的轴承的表面，获取每个点的三维坐标数据，3D激光线扫描传感器通过发射激光线至待检测的轴承表面，并利用接收器接收激光线经过待检测的轴承表面反射回来的信号，从而计算出每个点的坐标信息，3D激光线扫描传感器还负责接收用户PLC控制器发送的切换作业的指令和触发信号，并根据用户PLC控制器发送的切换作业的指令切换到相应的工作模式。
与3D激光线扫描传感器连接的上位机：上位机软件是本系统的核心处理模块，负责接收3D激光线扫描传感器发送来的每个点的坐标信息，并进行杂点滤波、直线拟合和高度差的计算等处理；杂点滤波的具体步骤为：对接收到的轮廓线坐标数据进行杂点滤波处理，去除噪声点，提高数据的准确性；直线拟合的具体步骤为：通过接收到的坐标数据，利用数学算法进行直线拟合，得到待检测的轴承的主轴线，其中，该数学算法包括但不限于最小二乘法、总体均值法、多项式拟合法、支持向量机中的一种；高度差计算的具体步骤为：根据拟合的直线和原始坐标数据，计算出待检测的轴承不同点之间的高度差，进一步分析待检测的轴承的形状和尺寸。
其中，轴承工件内部结构复杂，台阶面比较多，测量要求精度比较高，内部反光严重。需测量参考平面到A台阶的高度差，轴承工件直径50mm，若传统的扫描传感器直接竖向测量，精度较高的型号视野无法达到测量要求，视野足够的型号精度一般无法达到测量要求。
进一步的说，本系统的工作流程如下：用户将轴承放置于传动装置上，并通过用户PLC控制器给3D激光线扫描传感器发送切换作业的指令和触发信号，3D激光线扫描传感器接收到切换作业的指令后，切换到相应的工作模式，3D激光线扫描传感器接收到触发信号后进行工件表面的扫描，提取工件表面的数据信息，3D激光线扫描传感器通过激光线分别扫过工件不同的点，获取每个点轮廓线的三维坐标数据，并将轮廓线数据传输给上位机，上位机接收到原始轮廓线坐标数据后，进行相应的数据预处理，例如杂散点滤波、智能补缺算法、干扰光滤波等，预处理完成后的数据进行模型拟合，进一步提高测量的精度，避免异常点影响到测量结果，利用得到的拟合模型确定拟合平面，即工件表面信息，则可以选择感兴趣区域测量工件尺寸。
更进一步的说，本发明不仅仅局限于T字型工件检测也可以用于实时监测和反馈：结合实时监测和反馈机制，及时发现工件表面的缺陷或异常情况，并采取相应措施进行修正，例如，通过与生产线的集成可以实现对工件的在线监测和实时质量控制，或者用于自动化工作流程方案：设计和实现一种完全自动化的工作流程，从工件放置到数据处理和结果展示的整个过程都无需人工干预，这样可以提高工作流程的连贯性和效率，并减少人为误差的可能性。
本发明提高了检测效率：传统的轴承工件检测通常需要手动进行，费时费力且容易出错，而这个基于3D激光线扫描传感器的系统可以实现自动化检测，大大减少了人力成本和时间消耗，所以提高了检测的效率；本发明提高了检测精度：传统的人工检测容易受到操作员技术水平和主观因素的影响，结果可能存在一定的误差，而该系统利用3D激光线扫描传感器的高精度测量能力，可以实现对轴承工件表面的精确扫描和测量，提高了检测的精度和准确性；本发明实现可靠的质量控制：轴承工件通常用于工业生产中的连接件或支撑结构，其质量对产品的安全性和可靠性至关重要，通过使用这个检测系统，可以对每个工件进行全面而精确的检测，确保其符合设计要求和质量标准，从而实现可靠的质量控制；本发明提高了生产效益：通过自动化的工件检测和快速的数据处理，该系统可以帮助企业提高生产效益，它可以实现实时监测和反馈，及时发现和解决潜在的质量问题，减少次品率和废品率，提高生产线的稳定性和产品的一致性；本发明还推动工业技术发展：这个基于3D激光线扫描传感器的工件检测系统代表了工业技术的进步，它将传感器技术、自动化控制和数据处理技术相结合，为工业生产提供了一种先进而可靠的质量控制手段，这种创新有助于推动工业技术的发展，并促进制造业的智能化和数字化转型。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测方法，其特征在于，包括：
获取待检测的轴承上的每个点轮廓线的三维坐标数据；
对三维坐标数据进行预处理，其中，预处理包括杂点滤波、智能补缺算法、干扰光滤波；
对预处理后的三维坐标数据进行模型拟合，根据拟合结果确定待检测的轴承的表面信息；
根据待检测的轴承的表面信息确定待检测的轴承尺寸检测结果。
2.根据权利要求1所述的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于：其中，不同位置检测点采用不同的作业，作业里包含检测参数和数据处理算法。
3.根据权利要求2所述的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于：所述数据处理算法包括局部特征提取和模型拟合及差值计算等。
4.一种基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于，包括：
3D激光线扫描传感器：通过发射激光线至待检测的轴承表面，并利用接收器接收激光线经过待检测的轴承表面反射回来的信号，从而计算出每个点的坐标信息；
与所述3D激光线扫描传感器连接的上位机：用于接收3D激光线扫描传感器发送来的每个点的坐标信息，并对每个点的坐标信息进行杂点滤波、直线拟合和高度差的计算等处理。
5.根据权利要求4所述的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于：所述杂点滤波的具体步骤为：对接收到的轮廓线坐标数据进行杂点滤波处理，去除噪声点。
6.根据权利要求5所述的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于：所述直线拟合的具体步骤为：通过接收到的坐标数据，利用数学算法进行直线拟合，得到待检测的轴承的主轴线，其中，所述数学算法为最小二乘法。
7.根据权利要求6所述的基于3D激光线扫描的轴承尺寸检测系统，其特征在于：所述高度差计算的具体步骤为：根据拟合的直线和原始坐标数据，计算出待检测的轴承不同点之间的高度差，进一步分析待检测的轴承的形状和尺寸。
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