[發(fā)明專利]一種基于點云特征對比的注塑葉輪翹曲缺陷檢測方法

有效

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• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111709934B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 伊國棟;陳楊波;張樹有
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于點云特征對比的注塑葉輪翹曲缺陷檢測方法。在注塑葉輪的實測點云和葉輪模型的模板點云基礎上，將兩組點云進行配準，統(tǒng)一到一個坐標系下；對比兩組點云空間位置獲取可能出現(xiàn)翹曲缺陷的危險區(qū)域，并提取危險區(qū)域的實測點云及模板點云；再進行分割，根據(jù)得到的點云簇數(shù)量判斷危險區(qū)域是否發(fā)生翹曲；對翹曲的所有實測點云簇和模板點云簇進行葉輪葉片吸力面點云提取；然后將每處翹曲的實測點云簇和模板點云簇進行匹配；計算每處翹曲的翹曲度。本發(fā)明能通過三維點云的空間位置對比檢測出注塑葉輪是否存在翹曲缺陷，并通過計算出翹曲度實現(xiàn)對葉輪翹曲缺陷的量化檢測，為葉輪的翹曲檢測提供了快速便利的方式。

技術領域

本發(fā)明涉及了一種基于點云特征對比的注塑葉輪翹曲缺陷檢測方法，尤其是涉及了一種基于點云特征對比的注塑葉輪翹曲缺陷檢測方法。

背景技術

薄壁注塑成型技術是在傳統(tǒng)注塑成型基礎上發(fā)展起來的針對薄壁類制品生產(chǎn)的一種新技術，由于其特有的優(yōu)點越來越多的用在實際生產(chǎn)中。但由于薄壁注塑件的壁厚較薄，聚合物熔體在型腔中冷卻迅速，成型難度加大，給塑件的質(zhì)量控制帶來了較大的困難，翹曲變形就是其制造過程中的主要缺陷。

很多葉輪目前采用注塑成型的方法制造而成，由于葉輪葉片一般為薄壁，在實際制造過程中，很容易出現(xiàn)翹曲變形。另外，由于葉輪葉片大多為自由曲面，因此對翹曲的檢測較為困難，而且難以得到具體的量化檢測，因此需要一種較為簡便的方法檢測翹曲，并得到合適的量化檢測。

隨著機器視覺的快速發(fā)展，3D機器視覺和點云處理越來越多的用在缺陷檢測上。但目前的視覺缺陷檢測及點云處理大多是針對物體的表面缺陷，很少有針對翹曲這種幾何形狀缺陷的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決本發(fā)明的技術問題，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中葉輪翹曲缺陷檢測困難、難以得到合適的量化檢測等不足，提供了一種基于點云特征對比的注塑葉輪翹曲缺陷檢測方法。

本發(fā)明能通過三維點云的空間位置對比檢測出注塑葉輪是否存在翹曲缺陷，并通過計算出翹曲度實現(xiàn)對葉輪翹曲缺陷的量化檢測，為葉輪的翹曲檢測提供了快速便利的檢測方法。

如圖1所示，本發(fā)明方法包括以下步驟：

步驟1：通過三維掃描儀三維掃描采集獲取注塑葉輪的實測點云；

步驟2：對注塑葉輪已構建的數(shù)字化物理模型進行離散化，得到注塑葉輪的模板點云；

步驟3：將注塑葉輪的實測點云和模板點云進行配準，統(tǒng)一到同一個坐標系下；

步驟4：通過對比實測點云與模板點云的空間位置進行危險區(qū)域檢測，獲取可能出現(xiàn)翹曲缺陷的危險區(qū)域，并提取危險區(qū)域的實測點云及對應的模板點云；

步驟5：采用歐幾里得聚類分割的方法對危險區(qū)域的實測點云和模板點云均進行分割處理，將點云中相鄰距離小于距離閾值ε的點歸為一類，距離閾值ε具體取為點云中兩點最小間距的10-15倍，組成同一個點云簇，獲得各個點云簇后將包含點云數(shù)量小于100的點云簇剔除，保留下來的點云簇作為翹曲處的點云簇；

對危險區(qū)域的實測點云和模板點云進行分割處理后獲得各個實測點云簇及對應的模板點云簇，根據(jù)得到的點云簇數(shù)量是否大于0判斷危險區(qū)域是否發(fā)生翹曲，若點云簇不止一處則說明有翹曲，一處點云簇代表了一處翹曲；

具體實施中可能存在多處翹曲，且因為點云的無序性和密度不均勻性，導致危險區(qū)域點云提取時會存在少量稀疏的非危險區(qū)域點，還要將各處翹曲分離，同時剔除這些稀疏的非危險區(qū)域點。

步驟6：對步驟5獲得的實測點云簇及對應的模板點云簇分別進行葉輪葉片吸力面點云提取，即將葉輪葉片吸力面與壓力面的點云分離，獲取吸力面上的點云，而只保留葉片吸力面上的點云；

步驟7：計算實測點云簇與每個模板點云簇之間的距離，采用距離最小匹配方法將每處翹曲的實測點云簇和其對應的模板點云簇進行匹配；