[发明专利]用于在空间中的复杂表面上定位点的方法和设备

说明书

一种用于定位复杂空间表面上的点(例如缺陷)的设备(10)，包括缺陷检测站(12)、定位站(21)(其可以与检查站重合)以及在适用的情况下的修复站(22)。在检测站(12)中，有图像采集组件(25)，该图像采集组件由定位器(15)沿着复杂表面上的预设路径移动，以便在通过合适的算法定义的时刻“I”，沿着该路径采集复杂表面的二维图像。在时刻“I”，采集组件(25)的预定点的空间坐标还与二维图像相关联。在采集的多个图像中搜索缺陷，并且将它们在二维图像中的坐标(X，Y)转换成复杂表面上的空间坐标(x，y，z)(这里称为“缺陷定位过程”)。

本发明涉及一种用于在复杂空间表面上正确定位特定点(这里也称为“显著点(significant points)”)的方法和设备。待定位的点可能特别地包括涂漆表面上的外观上的缺陷(defects)。

为了简单起见，在下文中，术语“显著点”或“缺陷”将被不加区分地使用，然而，可以理解的是，“缺陷”也简单地表示复杂表面上的点或区域，就其特性参数(例如对比度、亮度、颜色等)而言，该点或区域不同于相邻的点或区域，并且这种差异是必须被检测并且在某些情况下被校正的差异。

例如，涂漆表面上存在的缺陷通常具有三维特性，即它们不仅仅是颜色的局部变化，并且还包括凸起(reliefs)、缺失材料或在任何情况下表面上的不规则性。

这些缺陷在行业术语中被称为“外观”缺陷，因为用户可能会从视觉上注意到它们。一般来说，它们的尺寸至少为10-20微米。

一些空间表面被定义为“复杂的”，因为它可以具有凹表面和凸表面的组合，两者也都具有可变的曲率半径，并且在形成所述表面的不同部分之间存在尖点和曲线连接区段。

例如，车的车身(body)可以被认为是复杂表面，因为它具有上述特性。

在复杂表面上定位缺陷是工业过程的基本步骤，因为它允许产品外观上的缺陷被识别并在必要时被纠正，这些产品外观上的缺陷可能容易被最终用户注意到，并且通常被认为是整个产品质量的指标。

根据现有技术状况，存在用于检测复杂空间表面上的外观缺陷的各种方法(手动和自动两者)，以及与这些探测检测方法相关联的用于空间定位特定点的方法。

特别地，市场上可用的缺陷检测系统通常基于通过光电装置(例如电子照相机)和多维匹配和采集方法来检测可能存在的缺陷和缺陷的位置的技术。在光电表面上检测到的“缺陷”通常被定义为采集系统的感光二维表面上的像素或像素组的位置，这些像素或像素组在对比度和/或亮度方面，在给定限度内和基于预定义的逻辑范围内不同于其他相邻像素。

所使用的最广泛的多维匹配和采集方法是立体成像采集和匹配。例如，使用彼此相距特定距离布置的两个照相机来执行采集，并且组合包含在图像中的信息，从而复制人类使用通过双眼获得的视觉信息来确定例如物体(object)所处的距离的行为。立体成像过程的运用具有与相对复杂的计算程序和由此产生的可能误差相关联的缺点。

无论使用何种采集过程，基于用于检测复杂表面上的点的方法，一个或多个光电检测装置被布置在定义的且已知的空间点中，这些空间点随时间总是重复的，从而实际上有可能包括待检查的复杂表面的所有点。

事实上，所发生的是，待检查的存在外观缺陷的复杂三维表面被投射为二维图像，该二维图像形成在采集装置的光电传感器上或图像处理装置的存储器中，如在使用矩阵照相机的情况下。

复杂三维表面和二维图像之间的关系通常是非线性几何变换的结果，涉及复杂空间表面上存在的真实点以及它们投射到用于表面检测的光电表面上的图像。

因此，在使用立体成像方法的情况下，有必要对复杂空间表面的目标点上的图像点进行校准，以便能够正确地取得复杂表面的真实点和它们投射到采集系统的光敏表面上的图像之间的最佳关联。在立体成像系统中，校准是一个复杂的程序，在获得令人满意的精确度所需的计算方面存在困难。