[發明專利]一種船舶曲板成形便攜式三維視覺檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202010745407.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111982021A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 朱元超;王霄;李品;劉會霞;嚴長
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25;G06F30/15;G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種船舶曲板成形便攜式三維視覺檢測系統及方法，涉及三維檢測領域，所述系統包括卡片式電腦、觸摸屏、圖像采集裝置、主動光投射裝置、電路控制裝置和供電裝置；所述方法基于三維視覺檢測技術，借助主動光投射裝置，對船舶曲板肋位線進行掃描，通過對圖像采集裝置采集的圖像進行處理和船舶曲板理論模型進行解析，提取曲板肋位線處的測量點云和理論點云，通過自動識別特征點三維變換算法和ICP配準算法對測量點云和理論點云進行配準，最后利用偏差計算技術得到曲板肋位線處的成形偏差，并通過報表顯示。本發明與傳統的三角樣板手工對樣檢測方法相比，具有檢測效率和精度高、檢測結果可量化、便攜、操作簡單，大幅度降低了檢測成本。

技術領域

本發明涉及船舶制造、三維檢測領域，具體地，涉及一種船舶曲板成形便攜式三維視覺檢測系統及方法。

背景技術

金屬板材的成形和加工在航空、航天、汽車、船舶及民用工業中占有相當重要的比例。近年來，隨著航空、航天、海運、高速鐵路、化工以及城市建筑等行業的發展，對其需求也在不斷增加。先進的加工制造和檢測技術，在艦船的外板、飛機和航天器的蒙皮、車輛、大型容器和城市雕塑的覆蓋件等三維曲面板制品的修造中有著廣闊的應用前景，并將產生巨大的經濟效益和社會效益。

目前在船體建造過程中，鋼板彎曲加工之前的船體設計、放樣、展開、號料、切割均實現了計算機化，其后的裝配、焊接均實現了機械化和流水線化，只有鋼板加工和檢測環節仍靠手工，因此這已成了制約造船生產率提高的瓶頸。

目前船廠對船舶曲板的檢測，除了具有嚴重雙曲度的外板采用樣箱之外，一般采用三角樣板手工對樣方法。雖然這種方法作為傳統檢測方法具有適應能力強等特點，但該方法存在一些明顯的缺點：1、檢測精度低，曲板成形精度難以保證；2、整個過程對工人的技術水平要求較高，勞動強度大，檢測效率低；3、需要制作大量的三角樣板，浪費木材、增加成本；4、無法形成定量的檢測結果，從而無法提供準確的檢測數據和評價標準，缺少檢測規范。

國內的主要研究結構如上海交通大學，廣船國際，大連理工大學，大連船舶重工等，對于船舶曲板成形的檢驗進行了廣泛的研究，主要是曲面整體建模。優點是可以直觀地看出整個曲面的形狀。

三維視覺檢測技術由于其具有非接觸、速度快、精度高等優點已廣泛應用于工業檢測領域，但由于船舶曲板尺寸大、曲率小、批量小以及加工現場環境復雜等原因，應用于船舶行業的三維視覺檢測技術很少。隨著近年來三維檢測技術的發展，尤其是圖像采集設備等硬件設備生產技術的提高，為船板成形的三維視覺檢測奠定了基礎。

發明內容

本發明的目的在于提供一種船舶曲板成形便攜式三維視覺檢測系統和方法，以代替傳統三角樣板手工對樣檢測，縮短曲板的成形加工周期，提高成形質量，改善加工條件和降低生產成本。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種船舶曲板成形便攜式三維視覺檢測系統，包括檢測裝置上部、觸摸屏、檢測裝置下部和手柄；

所述檢測裝置上部和檢測裝置下部通過螺釘連接；

所述手柄安裝在所述檢測裝置下部的側面上；

所述觸摸屏內嵌在所述檢測裝置上部；

所述檢測裝置下部內設置有主動光投射裝置、圖像采集裝置、供電裝置、卡片式計算機和電路控制裝置；其中，所述主動光投射裝置發出的主動光形成光平面；所述圖像采集裝置采集曲板上光平面與肋位線重合的圖像，并通過數據線與所述卡片式計算機進行數據通訊，完成采集數據的傳輸任務；所述供電裝置，為整個檢測設備提供電源；所述卡片式計算機與所述觸摸屏實現顯示和觸摸信號的傳輸，所述卡片式計算機對所述圖像采集裝置采集的圖像進行處理，獲得曲板的三維點云，并通過所述觸摸屏顯示出來；所述電路控制裝置上面集成所述主動光投射裝置的驅動電路和所述供電裝置的電壓轉換電路。