[發明專利]一種曲面板材形狀的檢測裝置

有效

• 申請號: 202111046735.4
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113932730B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 趙耀;魏振帥;常利春;袁華;張涵;趙子偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

1.一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，包括：中央控制臺(1)、左側縱向滑道(2)、左側小車(3)、龍門架(4)、頂部小車(5)、激光測距儀(6)、右側小車(8)、右側縱向滑道(9)和橫向滑道(10)，

所述左側小車(3)位于左側縱向滑道(2)，右側小車(8)位于右側縱向滑道(9)，龍門架(4)橫跨在左側小車(3)和右側小車(8)上，橫向滑道(10)固定于龍門架(4)上，頂部小車(5)位于橫向滑道(10)，激光測距儀(6)固定于頂部小車(5)下方，左側縱向滑道(2)與右側縱向滑道(9)之間放置待測曲面板材(7)；

所述中央控制臺(1)，用于驅動左側小車、右側小車、頂部小車分別在左側縱向滑道、右側縱向滑道、橫向滑道滑動，控制激光測距儀在頂部小車滑動過程中測量待測曲面板材表面到激光測距儀所在平面的距離，得到待測曲面板材的形狀點云；

所述中央控制臺(1)包括：

尋找頂點模塊，用于控制激光測距儀在頂部小車滑動過程中通過距離變化尋找待測曲面板材的多個頂點；

測量點生成模塊，用于建立待測曲面板材的頂點在XY坐標系下的與局部坐標系ξη下坐標的映射關系，其中，0≤ξ≤1，0≤η≤1，以預設的采樣間隔作為增量，計算局部坐標系ξη下測量點的坐標，使用映射關系對測量點在局部坐標系ξη下的坐標進行雙線性插值，計算測量點在XY坐標系下的坐標，得到待測曲面板材的形狀點云。

2.如權利要求1所述的一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，所述中央控制臺(1)還包括：

點云配準模塊，用于將待測曲面板材的形狀點云與船舶建造過程所需的目標曲面板材的形狀點云進行配準，得到偏差信息。

3.如權利要求2所述的一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，所述尋找頂點模塊，用于驅動激光測距儀從起點移動到待測曲面板材第i個頂點的邊緣線L1的外側靠近第i個頂點的位置，此時激光測距儀測得地面到激光測距儀所在平面的距離，驅動激光測距儀由邊緣線L1外側沿著垂直于邊緣線L1的方向向內側移動，當激光測距儀檢測到的距離變化超過一個板厚時，記錄此時激光測距儀在XY平面內的坐標，作為邊緣線L1上一個點在XY平面內的坐標；激光測距儀沿原路返回到起點，然后向靠近第i個頂點的方向移動，再由邊緣線L1外側沿著垂直于邊緣線L1的方向向內側移動，當激光測距儀檢測到的距離變化超過一個板厚時，記錄此時激光測距儀在XY平面內的坐標，作為邊緣線L1上另一個點在XY平面內的坐標；根據兩個點的坐標即可擬合邊緣線L1的方程；對第i個頂點的另一個邊緣線L2也進行相同的處理，獲得邊緣線L2的方程；根據邊緣線L1和邊緣線L2的方程計算出第i個頂點在XY平面內的坐標；對待測曲面板材所有頂點進行相同的處理，即可獲得所有頂點在XY平面內的坐標。

4.如權利要求2所述的一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，所述點云配準模塊，用于采用剛性變換矩陣將目標曲面板材和待測曲面板材配準到同一坐標系下，然后將待測曲面板材的形狀點云與船舶建造過程所需的目標曲面板材的形狀點云進行配準，得到偏差信息，所述剛性變換矩陣為通過最小二乘法計算使得待測曲面板材的頂點到目標曲面板材的頂點距離最小的剛性變換矩陣。

5.如權利要求1-3任一項所述的一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，所述待測曲面板材靠近左側縱向滑道的邊緣與左側縱向滑道之間的間隔在0.4m-0.5m之間，待測曲面板材靠近右側縱向滑道的邊緣與右側縱向滑道之間的間隔在0.4m-0.5m之間。

6.如權利要求1-3任一項所述的一種曲面板材形狀的檢測裝置，其特征在于，所述龍門架(4)、頂部小車(5)、激光測距儀(6)和橫向滑道(10)的數量為N個，N≥1。