异形不规则电气内装件质量检测方法及系统与流程

本发明涉及精密测量，尤其涉及一种异形不规则电气内装件质量检测方法及系统。

背景技术：

1、当前，电气内装件的尺寸检测主要依赖人工卡尺测量、三坐标测量机以及普通二维视觉检测。然而，人工卡尺测量方式效率低、重复性差，且接触式测量易划伤工件表面；三坐标测量机虽然精度可达微米级，但设备成本高昂、检测效率低，难以适应批量在线检测需求；普通二维视觉检测无法获取工件的空间三维信息，对深槽、曲面、不规则轮廓等复杂结构存在固有测量盲区。

2、随着三维激光扫描与机器视觉技术的快速发展，基于点云的三维测量方法为异形件的几何尺寸检测提供了新的技术路径，但仍存在以下核心技术难题：异形不规则工件的表面形貌复杂，存在深槽、倒角、内侧面及曲面等多类几何特征，单一视角扫描无法覆盖工件全部表面，遮挡区域与扫描盲区导致点云数据不完整。上述问题使得采集到的三维点云难以直接用于高精度几何尺寸解算，无法实现复杂工件完整轮廓的自动化提取与尺寸的精准解算。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种异形不规则电气内装件质量检测方法及系统，以解决上述技术问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种异形不规则电气内装件质量检测方法，包括：控制扫描设备按预设扫描策略对待检测工件进行多视角扫描，以获取多视角下的工件局部三维点云数据，同时通过定位追踪设备实时获取所述扫描设备的空间位姿数据；基于所述空间位姿数据，对各视角下的工件局部三维点云数据进行配准拼接，生成完整三维点云；对所述完整三维点云进行几何要素拟合，解算得到所述待检测工件的几何参数；将所述几何参数与预设的公差标准进行比较，根据得到的比较结果生成所述待检测工件的质量判定结果。

3、本发明的有益效果是：通过多视角扫描结合定位追踪设备的实时位姿反馈，能够在无需接触工件表面的前提下完整采集异形不规则电气内装件各遮挡区域及复杂曲面的三维点云数据，有效消除了单一视角下的扫描盲区。在此基础上，通过将各视角点云数据基于统一空间位姿基准进行配准拼接生成完整三维点云，再经几何要素拟合直接解算工件的几何参数并与预设公差标准自动比对，实现了从数据采集到质量判定的全流程自动化，显著提高了异形电气内装件检测的精度、效率。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述基于所述空间位姿数据，对各视角下的工件局部三维点云数据进行配准拼接，生成完整三维点云，包括：基于所述空间位姿数据，将各视角下的工件局部三维点云数据转换至统一全局坐标系下，进行初始位姿对齐；对初始位姿对齐后的各个工件局部三维点云数据进行迭代最近点精配准处理；将精配准后的各个工件局部三维点云数据在所述统一全局坐标系下进行数据融合，剔除重叠区域的冗余数据，并对拼接区域进行平滑过渡处理，生成完整三维点云。

6、进一步，所述将所述几何参数与预设的公差标准进行比较，根据得到的比较结果生成所述待检测工件的质量判定结果，包括：将所述几何参数中的每一项数值与所述预设的公差标准中对应的允许偏差范围进行逐项比较，得到比较结果；当所述比较结果为所有数值均处于对应的允许偏差范围内时，确定所述待检测工件的质量判定结果为合格；当所述比较结果为存在任意一项数值超出对应的允许偏差范围时，确定所述待检测工件的质量判定结果为不合格。

7、进一步，所述对所述完整三维点云进行几何要素拟合，解算得到所述待检测工件的几何参数，包括：对所述完整三维点云分别进行去噪处理、坐标统一校准处理和点云精简处理，得到预处理后三维点云；对所述预处理后三维点云进行特征区域分割，提取出多个特征区域；分别对各个特征区域内的点云进行几何要素拟合，解算得到所述待检测工件的几何参数，所述几何参数包括长度、宽度、高度、孔径、槽宽、槽深、壁厚、平行度、垂直度、同轴度、对称度和轮廓度中的至少一种。

8、进一步，所述孔径通过以下方式解算得到：从特征区域内的点云中提取孔内壁环状点云；对所述孔内壁环状点云进行空间圆拟合，根据得到的拟合结果确定圆孔中心空间轴线；沿所述圆孔中心空间轴线的方向，在孔内不同深度位置截取截面；对各个截面上的点云分别进行空间圆拟合，以确定各个截面对应的孔径值；计算各个截面对应的孔径值的平均值，得到所述孔径。

9、进一步，所述槽宽通过以下方式解算得到：从特征区域内的点云中提取槽体两侧壁的点云数据；分别对槽体两侧壁的点云数据进行平面拟合，得到槽体两侧壁平面；在槽体延伸方向上选取多个截面位置，对于每个截面位置，计算所述截面位置处槽体两侧壁平面之间的垂直距离，作为所述截面位置处的槽宽采样值；计算所有槽宽采样值的平均值，得到所述槽宽。

10、进一步，所述槽深通过以下方式解算得到：从特征区域内的点云中分别提取槽口边缘点云数据和槽底点云数据；对所述槽口边缘点云数据进行平面拟合，得到槽口顶面基准平面；对所述槽底点云数据进行平面拟合，得到槽底基准平面；以所述槽口顶面基准平面为基准，计算所述槽底基准平面相对于所述槽口顶面基准平面的垂直下沉距离，作为所述槽深。

11、进一步，所述轮廓度通过以下方式解算得到：从特征区域内的点云中提取工件实测轮廓点云数据，并基于所述工件实测轮廓点云数据生成工件实际轮廓；获取所述待检测工件对应的理论轮廓模型；将所述工件实际轮廓与所述理论轮廓模型进行配准对齐；逐点计算对齐后的工件实际轮廓上的各轮廓点相对于所述理论轮廓模型上对应轮廓点的法向偏差，得到各个轮廓点的法向偏差值；根据各个轮廓点的法向偏差值，计算所述轮廓度。

12、为解决上述技术问题，本发明还提供了一种异形不规则电气内装件质量检测系统，包括：

13、扫描设备，用于按预设扫描策略对待检测工件进行多视角扫描，获取多视角下的工件局部三维点云数据；

14、工件承载装置，用于承载所述待检测工件并在扫描过程中带动所述待检测工件变换姿态；

15、定位追踪设备，用于实时获取所述扫描设备的空间位姿数据；

16、控制与处理装置，用于控制所述扫描设备、所述工件承载装置协同动作，并执行如前所述的异形不规则电气内装件质量检测方法。

17、进一步，系统还包括上下料装置，所述控制与处理装置还用于根据所述质量判定结果，控制所述上下料装置将所述待检测工件分拣至预设的合格区或不合格区。

1.一种异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述基于所述空间位姿数据，对各视角下的工件局部三维点云数据进行配准拼接，生成完整三维点云，包括：

3.根据权利要求1所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述将所述几何参数与预设的公差标准进行比较，根据得到的比较结果生成所述待检测工件的质量判定结果，包括：

4.根据权利要求1所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述对所述完整三维点云进行几何要素拟合，解算得到所述待检测工件的几何参数，包括：

5.根据权利要求4所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述孔径通过以下方式解算得到：

6.根据权利要求4所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述槽宽通过以下方式解算得到：

7.根据权利要求4所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述槽深通过以下方式解算得到：

8.根据权利要求4所述的异形不规则电气内装件质量检测方法，其特征在于，所述轮廓度通过以下方式解算得到：

9.一种异形不规则电气内装件质量检测系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的异形不规则电气内装件质量检测系统，其特征在于，还包括上下料装置，所述控制与处理装置还用于根据所述质量判定结果，控制所述上下料装置将所述待检测工件分拣至预设的合格区或不合格区。