[发明专利]基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统及方法

权利要求书

1.一种基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于，包括：

固定在汽车车锁装配体工装板下方的工装盘中的RFID电子标签；

汽车车锁装配工装板上的靶标，用于作为扫描测量的参考点；

汽车车锁自动化装配生产线上部,对扫描仪进行XY方向微调的XY驱动装置；

所述XY驱动装置包括：

(1)所述汽车车锁装配件工装板上部的两根相互平行的Y方向导轨，Y方向导轨的两端设置有导轨固定端；

(2)所述Y方向导轨上且与其垂直的X方向横梁，Y方向横梁的两端设置两个沿X和Y方向的驱动电机，3D扫描仪固定于X方向横梁的下方；

设置于所述XY驱动装置上的3D扫描仪，XY驱动装置驱动3D扫描仪沿X或Y方向移动，3D扫描仪用于扫描检测车锁装配工装板上装配件和对应靶标，得到汽车车锁装配体的点云数据；

控制模块，用于控制所述XY驱动装置的空间位置，进而分别驱动3D扫描仪沿X和Y方向移动；

计算机，用于控制3D扫描仪的扫描检测和X,Y方向的驱动控制；

计算机中包括以下软件处理子模块：

(1)3D扫描数据后处理子模块，用于对得到的汽车车锁装配体的点云数据进行去噪，修补，优化，点云数据配准，坐标转化和模型装配的数据处理，得到汽车车锁装配体的完整点云数据；

(2)基于设计资料的3D参考模型子模块，用于根据所述汽车车锁装配体的CAD图纸建立3D参考数字模型；

(3)基于扫描数据的3D模型子模块，用于根据所述汽车车锁装配体的完整点云数据建立汽车车锁装配体的3D扫描数字模型；

(4)数据分析评估子模块，用于对所述预制汽车车锁装配体的3D参考数字模型和3D扫描数字模型进行对比分析，根据数据处理软件PCL软件数据库的分析结果及装配尺寸规范允许尺寸偏差和装配尺寸公差要求，评估所述汽车车锁装配体的装配度；

(5)识别所述RFID标识的RFID读卡器识别子模块，从而能自动识别对应的汽车车锁装配体的生产信息。

2.如权利要求1所述的基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于，所述XY驱动装置包括：

XY驱动装置中的减震和变速装置，减震装置中主要包含弹簧，减震片。变速装置中主要包含减速器。

3.如权利要求1所述的基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于，软件模块包括通讯子模块和可视化子模块：

基于MODBUS通讯协议的数据储存传输模块，对建立的3D扫描数字模型的数据进行传输，并将所述储存的三维扫描数据传输到三维可视化模块；

三维可视化模块，用于根据接收到的数据实现预制汽车车锁装配件主体及工装板标靶装配品质和装配误差的3D可视化显示，并对未达装配要求的预制汽车车锁装配件进行标记及显示。

4.如权利要求1所述的基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于，所述汽车车锁装配件的装配误差及装配零件的加工尺寸误差包括汽车车锁装配体的长宽高，侧向弯曲，各个装配零部件的相对位置，表面平整度。

5.一种基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于，包括：

根据预制汽车车锁装配件工装板的具体尺寸和规格确定靶标基准点坐标位置，确定后布设靶标，布设标靶时保证其位于3D扫描仪的扫描范围内；

采用所述控制模块调节XY驱动装置，使预制汽车车锁装配件主体及工装板上的靶标处于3D扫描仪范围内，对其进行XY方向微调及Z方向调平后将其固定；

采用所述计算机控制自动化生产线的速率，使载有汽车车锁装配件主体及工装板的托盘匀速从3D扫描仪的正下方扫描通过并开展扫描作业，以得到所述汽车车锁装配件的主体及工装板靶标点云数据；

采用3D扫描数据后处理模块对所述预制汽车车锁装配件的主体及工装板靶标点云数据进行去噪，修补，优化，坐标转化数据处理后，得到所述预制汽车车锁装配件的主体完整点云数据；

采用基于扫描数据的3D模型建立模块，根据所述预制汽车车锁装配件的主体完整点云数据，同时采用基于设计资料的3D参考模型建立参考3D参考点云数据；

将经过3D扫描仪扫描处理后得到的完整点云数据和基于3D参考模型建立的3D参考点云数据经MATLAB软件进行数据处理，对比分析，根据分析结果及相关规范允许尺寸偏差和装配误差要求，评估所述预制汽车车锁装配件的装配度。

6.如权利要求1所述的基于3D扫描的装配部件误差在线检测系统，其特征在于3D扫描数据后处理子模块，其特征在于，包括：

(1)采用点云滤波时的选择策略

当使用线结构光扫描的方式采集点云时使用直通滤波器，确定点云在x或y方向上的范围，剪除离群点，达到粗处理的目的；

对点云进行采集时使用体素格滤波器，达到向下采样同时不破坏点云本身几何结构的目的；

直通滤波器的PCL点云库对滤波算法的实现：

(2)采用RanSaC算法进行点云分割。