一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113702384A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110810620.1(22)申请日2021.07.19(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁科学园弘景大道1号(72)发明人郝飞邓正平孙莉莉胡运涛何余杰周鑫宇宋佳潼朱超涵(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人范青青(51)Int.Cl.G01N21/88(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法(57)摘要本发明公开了机械制造领域的一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法，旨在解决目前机械制造过程中，对大型回转构件的表面缺陷检测效果不理想的技术问题。其包括：分布式单目线结构光检测系统以及传动装置，分布式单目线结构光检测系统包括设置于同一平面四角的四组检测机构，每组检测机构包括线激光器以及相机；传动装置用于带动待测回转构件进行水平位移，位移的轨迹垂直贯穿于上述平面中部。本发明能够有效应用于大型构件表面检测，且整个检测过程无需人工干预，自动化程度较高，便于后续的矫正处理操作。CN113702384ACN113702384A权利要求书1/4页1.一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，包括分布式单目线结构光检测系统、传动装置及控制器；所述分布式单目线结构光检测系统包括多组检测机构；多组检测机构呈分布式排布，形成一封闭的检测区域；各组检测机构分别包括各自的线激光器及相机，所述线激光器用于向待测回转构件发射检测激光；所述相机用于采集待测回转构件表面所形成的激光条纹图像，并传送至控制器；所述传动装置用于带动待测回转构件从标定后的分布式单目线结构光检测系统的检测区域穿过，以使控制器能够根据各相机所采集的激光条纹图像实现待测回转构件表面图像重建；所述控制器用于将重建后的待测回转构件表面图像与标准图像进行对比，根据对比结果获取回转构件表面缺陷检测结果。2.根据权利要求1所述的一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述检测机构为四组且呈上下左右分布式排布，形成一个封闭的正方形检测区域；所述待测回转构件从正方形检测区域中心穿过。3.根据权利要求1所述的一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述传动装置包括基座、设置于基座底部的滚轮以及设置于基座顶部用于承载待测回转构件的支撑架。4.一种适应于权利要求1‑3中任一项所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：利用传动装置带动待测回转构件从标定后的分布式单目线结构光检测系统的检测区域穿过；各相机采集线激光器在待测回转构件表面所形成的激光条纹图像并传送至控制器；根据提取激光条纹图像的激光条纹中心线得到激光条纹中心点的三维坐标；根据激光条纹中心点的三维坐标以及相对应的标定参数计算待测回转构件在当前视角下的三维轮廓点云数据；通过对待测回转构件进行完整扫描成像后，获得其整个表面的三维轮廓点云数据；通过三维轮廓点云数据完整恢复出待测回转构件的三维形貌，并与标准的回转构件进行匹配检测。5.根据权利要求4所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，所述根据提取激光条纹图像的激光条纹中心线得到激光条纹中心点的三维坐标包括：基于线面模型，利用相机的透视投影成像模型结合拟合的激光平面方程，确定唯一的激光条纹中心点的三维坐标，其计算表达式如下：2CN113702384A权利要求书2/4页其中，s为比例系数，u，v为激光条纹中心点在平面图像坐标系下的像素坐标，fx，fy为相机的焦距，u0，v0为相机光轴与图像平面的交点在平面图像坐标系下的像素坐标，(XC，YC，ZC)为求解出的激光条纹中心点的三维坐标，A、B、C、D为激光平面方程的系数。6.一种适应于权利要求1‑3中任一项所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的标定方法，其特征在于，对所述分布式单目线结构光检测系统进行标定，包括：通过棋盘格标定板对各相机进行参数标定；通过多次调整棋盘格标定板的位姿对激光平面进行标定；通过立体靶标对各相机进行全局标定。7.根据权利要求6所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的标定方法，其特征在于，所述通过多次调整棋盘格标定板的位姿对激光平面进行标定包括：基于交比不变原理，通过多次调整棋盘格标定板的位姿，获得多组标定的特征点；将棋盘格标定板不同位姿下的局部坐标系中的所有特征点坐标统一到相机坐标系中；将相机坐标系中特征点代入预定义的激光平面方程中，以各特征点到光平面的欧氏距离的平方和为目标函数，目标函数的表达式如下：其中，(XCi，YCi，ZCi)为各个特征点在相机坐标系下的三维坐标，n