[發明專利]用于識別物體表面中的偏差的方法和設備

有效

• 申請號: 201380044658.6
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN104583715B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: B·米切利斯;T·利林布魯姆;S·馮恩茨貝格
• 申請（專利權）人: INB視覺股份公司
• 主分類號: G01B21/04
• 分類號: G01B21/04;G01B21/20;G06T17/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 范瑋

本發明涉及一種用于使用物體表面的測得數據與指定的參考數據之間的比較來檢測該表面的偏差的方法。使用指定的參考數據來生成至少部分參數化的表面描述作為目標表面模型，以及使用目標表面模型和測得數據來執行比較。同樣，本發明還涉及一種用于使用物體表面的測得數據與指定的參考數據之間的比較來檢測該表面的偏差的設備。

本發明涉及一種用于使用物體表面的測得數據與預先指定的參考數據的比較來識別該表面中的偏差的方法。

本發明還涉及一種用于使用物體表面的測得數據與預先指定的參考數據的比較來識別該表面中的偏差的設備，該設備尤其適用于執行根據權利要求1到14中任一項所述的方法。

術語“表面”應當在最寬可能的意義下來理解，包括平坦表面和三維表面兩者，例如澆鑄表面和具有紋理的表面。

表面中的偏差(亦稱為表面誤差)是較小的局部形狀偏差，諸如舉例而言凹痕、勾縫、刻痕、裂紋、或者縮痕。這些偏差在經涂漆表面或光滑表面的情形中是尤其可見的，并且在評價表面質量時具有不利的效果，例如，汽車工業中的主體和內部組件、航空和航天工業中的外層、電子設備的表面等等。舉例而言，識別由諸如金屬片或塑料之類的材料制成的柔性組件的表面上的較小的局部形狀偏差是特別困難的。舉例而言，由于制造過程中的可變形性或者可變性，可以允許組件并且因此表面的大形狀公差，該形狀公差顯著大于被檢測到的表面誤差。

DE 10 2004 058 778 A1、DE 43 21 042 C1、DE 20 2005 011 807 U1和DE 102007 037 812 A1已公開了用于識別表面誤差目的的測試裝置，該測試裝置包括合適的照明裝置、用于捕捉組件的圖像目的的相機、以及用于分析捕捉到的二維圖像的分析設備。然而，在已知的方法中不利的是，如此獲得的測量結果極大地取決于相對于組件表面的照明和相機布置，即，設置它們需要很大的努力。不僅如此，已知的方法僅適用于具有最小曲率的相對平坦的大表面，并且這些表面還必須是凸起的。

另外，舉例而言，在現有技術中，在DE 40 23 368 A1、DE 39 38 714、EP 2 019283 A2和DE 199 25 462 C1中已公開了用于對組件表面進行三維檢測的辦法。然而，此辦法僅實現檢測大范圍的形狀偏差或者與理論結構數據的偏差。DE 10 2011 113 138 A1提議用凹形過濾器來分析3D數據以檢測局部缺陷。然而，此已知方法僅在選定的幾何形狀上提供有用的結果。

另外，例如在DE 197 53 620 C1、EP 0 921 374 B1和EP 1 211 479 B1中已提議將組件表面的三維測得數據與預先指定的沒有誤差的參考組件求差值。這使得在參考組件表示可允許的大面積形狀公差的情況下可以確定局部形狀偏差，但是參考組件必須已經借助事先用沒有誤差的參考數據訓練的人工神經網絡來確定。在此情形中不利的是，由于人工神經網絡而要為參考部件的模型創建極大的數據量。由此，該辦法在例如50,000個表面點的情形中導致2.5*10⁹個權重，這將在假定雙精度的情況下導致接近20GB的數據量。如果僅測量物體的整個表面的子區域，則數據量減少，但是這會導致每個過渡區域處的間隙，使得不能恰當地分析這些過渡區域。最后，另外不利的是，誤差檢測是面向全局坐標系的，并且不可能考慮表面的很小的局部曲率。

因此，本發明解決提供用于使用物體表面的測得數據與預先指定的參考數據的比較來識別該表面中的偏差的方法和設備的問題，該方法和設備需要較少的資源并且同時可靠地檢測物體表面中甚至很小的偏差。此外，本發明還解決提供能以簡單和節省成本的方式執行和/或具有簡單和節省成本的結構的、用于識別物體表面中的偏差的方法和設備的問題。

以上問題通過獨立權利要求1和15的特征來解決。

根據本發明的用于使用表面的測得數據與預先指定的參考數據的比較來識別物體表面的偏差的方法借助預先指定的參考數據將至少部份性地參數化的表面描述創建為目標表面模型，并且使用該目標表面模型和測得數據來執行比較。