[發明專利]一種非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法、計算機

在審

• 申請號: 201811320337.5
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109556540A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 張菊香;張裕;馬伯淵;郭晨雨;張睿
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01B11/30
• 分類號: G01B11/30
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

本發明屬于物體平面度檢測技術領域，公開了一種非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法、計算機，由圖像采集模塊和圖像處理分析模塊組成；圖像采集模塊包括臺一高精度的3D掃描儀，用來掃描待測物體，獲取待測平面數據，傳到下個模塊；圖像處理分析模塊作用是獲取到拍攝物體3D信息后，在vs(Microsoft Visual Studio)+pcl(Point Cloud Library)環境下，用c++編譯，進行待測平面的去噪點，濾波，擬合等過程，最后獲取待測平面的平面度數據。本發明的重點是采用均值濾波處理，充分發揮3D點云點數多的優勢并減小相機拍攝產生噪點的誤差；是一種快速、自動、非接觸的平面度檢測方案。

技術領域

本發明屬于物體平面度檢測技術領域，尤其涉及一種非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法、計算機。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：20世紀初國內外人員對平面度測量就進行了研究，早期運用的都是比較傳統的測量方法，如間隙法、指示器法、水平儀法，工件也多為中型或稍大型的平板平面，平面度誤差的測量方法眾多，常規的測量方法測量精度不高或者步驟繁瑣。目前國內外普遍的測量儀器不適合微小零件的測量，輪廓度儀、超精密測量儀、臺階儀等設備雖然能夠進行小尺寸零件測量，但是其價格卻十分的昂貴?，F有技術中采用視覺方案進行平面度檢測的方案大多是停留在二維圖像方面。和本方案近似的一個方案原理是基于數碼相機圖像的三維重構，主體包括高分辨率數碼相機、定向反光標志(靶標)和數據處理軟件3部分。主要采用打標記的方式通過高分辨率數碼相機拍攝帶標記的平面，再根據物體三維空間到數碼相機二維CCD平面的映射關系獲取標記點三維坐標，在進行擬合重建平面并進行平面度測量。相比較而言，二維到三維轉換就會有一定的誤差，這就對二維數碼相機還有拍攝時的工裝系統有高精度的要求，并且每個平面的測量都需要進行標記，標記點越多得到的平面度信息越精準，這使平面度檢測過程更加繁瑣，耗時更長。

設計一種小尺寸零件平面度精密測量裝置，在滿足低成本的前提下實現高精度測量，為小尺寸零件平面度的測量提供一種便捷準確的測量手段很有必要。

綜上所述，現有技術存在的問題是：目前國內外普遍的測量儀器不適合微小零件的平面度測量，價格比較高。

解決上述技術問題的難度和意義：要高精度獲取平面度信息，檢測點的點數很重要，點數越多越能更精準描述待測平面的信息，也更能看出理想平面和現實的偏差。對傳統方如三坐標儀發測平面度而要獲取更多的點數勢必意味著更多取點的操作，采樣檢測點的操作變得復雜。本發明能夠快速對平面進行高密度采樣，同時能保證一定的精度。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法、計算機。

本發明是這樣實現的，一種非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法，所述非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法獲取到拍攝物體3D信息后，在vs+pcl環境下，用c++編譯，進行待測平面的去噪點，濾波，擬合過程；獲取待測平面的平面度數據。

進一步，所述非接觸式基于3D圖像的物體平面度檢測方法具體包括：

(1)將被測物放到固定位置，通過3D掃描儀完成3D點云的采集和保存，3D掃描儀是激光三角法：利用三角形幾何關系求得距離；

(2)接收圖像采集模塊傳輸過來的點云信息，進行圖像預處理、濾波點云擬合、數據測量獲取測量結果；對獲取到的3D點云先進行預處理，激光掃描儀掃描通常會產生密度不均勻的點云數據集；稀疏離群點移除方法基于在輸入數據中對點到臨近點的距離分布的計算；對每個點，計算它到它的所有臨近點的平均距離；

(3)在去除噪點后，通過直通濾波來獲取待測平面的點云數據；獲取到待測平面到3D掃描儀光心的距離，通過限制點云在這個方向上的距離范圍，分割出待測平面的點云；