[发明专利]基于三维视觉的冲压件表面缺陷检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种基于三维视觉的冲压件表面缺陷检测装置，其特征在于：包括冲压件输送机构、机器视觉运动控制平台、机器视觉照明系统、相机自标定和相机参数设置模块、冲压件表面三维扫描点云数据采集模块、点云数据与三维CAD模型配准与表面缺陷识别模块及检测结果显示模块；

冲压件输送机构：包括冲压件输入机构和冲压件输出机构，冲压件输入机构和冲压件输出机构之间设置有检测工作箱，所述工作箱内设有透明且倾斜的滑道；滑道的高位端连接冲压件输入机构，滑道的低位端连接冲压件输出机构；

机器视觉运动控制平台：包括检测工作箱顶部和底部分别设置的三轴运动平台，所述三轴运动平台上安装有自动化视觉装置，所述自动化视觉装置包括线型激光器和CCD相机；

机器视觉照明系统：包括在相机周边设置的24相彩色LED光源；

相机自标定和相机参数设置模块：用于标定相机内参、焦距以及外参信息；

冲压件表面三维扫描点云数据采集模块：完成冲压件的三维点云的数据采集和冲压件的姿态控制，通过将提取光条图像中线结构光的光条中心，并根据传感器模型计算出测量位置上的冲压件三维表面点的坐标，形成三维点云；

点云数据与三维CAD模型配准与表面缺陷识别模块：用于将三维点云数据与三维CAD模型进行对比，根据对比结果识别冲压件是否具有表面缺陷；

检测结果显示模块：用于显示识别的结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维视觉的冲压件表面缺陷检测装置，其特征在于：所述检测工作箱与24相彩色LED光源对应的顶部和底部位置均为穹顶结构，24相彩色LED光源分为三组，每组8个同一颜色的LED灯呈环形分布，三组LED灯组成RGB三色并嵌装在穹顶结构的内侧，各LED灯独立控制。

3.一种基于三维视觉的冲压件表面缺陷检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1）利用相机自标定和参数设置模块首先对标定板进行拍照，拍照结束之后设置标定的参数，根据标定板的格式确定相机标定参数；然后进行相机标定的工作，通过单目标定测量相机的内参和畸变系数，通过双目标定得出相机的焦距以及外参信息；

2）标定完成之后，进行拟合调整，使图像的拟合效果达到最佳；

3）开启LED灯，利用冲压件表面三维扫描点云数据采集模块，完成测量过程中的图像三维点云的数据采集和冲压件的姿态控制，通过将提取光条图像中线结构光的光条中心，并根据传感器模型计算出测量位置上的物体三维表面点的坐标，形成三维点云；

4）通过点云数据与三维CAD模型配准与缺陷检测模块先获取冲压件三维表面轮廓的坐标数据后，将冲压件数据与三维CAD模型数据对齐、做差，再通过差异阈值判断是否存在缺陷；

5）将缺陷信息通过检测结果显示模块予以显示。

4.根据权利要求3所述的一种基于三维视觉的冲压件表面缺陷检测方法，其特征在于：步骤4）中通过将点云的高度信息映射为二维平面彩色图像，并从平面彩色图像中提取用于模板匹配的特征，再与标准产品的点云映射平面彩色图像进行配准，根据配准结果，进行颜色对比，通过计算颜色差异，实现缺陷识别。