[发明专利]一种基于点云特征对比的注塑叶轮翘曲缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于点云特征对比的注塑叶轮翘曲缺陷检测方法。在注塑叶轮的实测点云和叶轮模型的模板点云基础上，将两组点云进行配准，统一到一个坐标系下；对比两组点云空间位置获取可能出现翘曲缺陷的危险区域，并提取危险区域的实测点云及模板点云；再进行分割，根据得到的点云簇数量判断危险区域是否发生翘曲；对翘曲的所有实测点云簇和模板点云簇进行叶轮叶片吸力面点云提取；然后将每处翘曲的实测点云簇和模板点云簇进行匹配；计算每处翘曲的翘曲度。本发明能通过三维点云的空间位置对比检测出注塑叶轮是否存在翘曲缺陷，并通过计算出翘曲度实现对叶轮翘曲缺陷的量化检测，为叶轮的翘曲检测提供了快速便利的方式。

技术领域

本发明涉及了一种基于点云特征对比的注塑叶轮翘曲缺陷检测方法，尤其是涉及了一种基于点云特征对比的注塑叶轮翘曲缺陷检测方法。

背景技术

薄壁注塑成型技术是在传统注塑成型基础上发展起来的针对薄壁类制品生产的一种新技术，由于其特有的优点越来越多的用在实际生产中。但由于薄壁注塑件的壁厚较薄，聚合物熔体在型腔中冷却迅速，成型难度加大，给塑件的质量控制带来了较大的困难，翘曲变形就是其制造过程中的主要缺陷。

很多叶轮目前采用注塑成型的方法制造而成，由于叶轮叶片一般为薄壁，在实际制造过程中，很容易出现翘曲变形。另外，由于叶轮叶片大多为自由曲面，因此对翘曲的检测较为困难，而且难以得到具体的量化检测，因此需要一种较为简便的方法检测翘曲，并得到合适的量化检测。

随着机器视觉的快速发展，3D机器视觉和点云处理越来越多的用在缺陷检测上。但目前的视觉缺陷检测及点云处理大多是针对物体的表面缺陷，很少有针对翘曲这种几何形状缺陷的检测。

发明内容

为了解决本发明的技术问题，本发明的目的是克服现有技术中叶轮翘曲缺陷检测困难、难以得到合适的量化检测等不足，提供了一种基于点云特征对比的注塑叶轮翘曲缺陷检测方法。

本发明能通过三维点云的空间位置对比检测出注塑叶轮是否存在翘曲缺陷，并通过计算出翘曲度实现对叶轮翘曲缺陷的量化检测，为叶轮的翘曲检测提供了快速便利的检测方法。

如图1所示，本发明方法包括以下步骤：

步骤1：通过三维扫描仪三维扫描采集获取注塑叶轮的实测点云；

步骤2：对注塑叶轮已构建的数字化物理模型进行离散化，得到注塑叶轮的模板点云；

步骤3：将注塑叶轮的实测点云和模板点云进行配准，统一到同一个坐标系下；

步骤4：通过对比实测点云与模板点云的空间位置进行危险区域检测，获取可能出现翘曲缺陷的危险区域，并提取危险区域的实测点云及对应的模板点云；

步骤5：采用欧几里得聚类分割的方法对危险区域的实测点云和模板点云均进行分割处理，将点云中相邻距离小于距离阈值ε的点归为一类，距离阈值ε具体取为点云中两点最小间距的10-15倍，组成同一个点云簇，获得各个点云簇后将包含点云数量小于100的点云簇剔除，保留下来的点云簇作为翘曲处的点云簇；

对危险区域的实测点云和模板点云进行分割处理后获得各个实测点云簇及对应的模板点云簇，根据得到的点云簇数量是否大于0判断危险区域是否发生翘曲，若点云簇不止一处则说明有翘曲，一处点云簇代表了一处翘曲；

具体实施中可能存在多处翘曲，且因为点云的无序性和密度不均匀性，导致危险区域点云提取时会存在少量稀疏的非危险区域点，还要将各处翘曲分离，同时剔除这些稀疏的非危险区域点。

步骤6：对步骤5获得的实测点云簇及对应的模板点云簇分别进行叶轮叶片吸力面点云提取，即将叶轮叶片吸力面与压力面的点云分离，获取吸力面上的点云，而只保留叶片吸力面上的点云；

步骤7：计算实测点云簇与每个模板点云簇之间的距离，采用距离最小匹配方法将每处翘曲的实测点云簇和其对应的模板点云簇进行匹配；