[发明专利]一种基于点云转图像的复材铺丝表面缺陷检测与识别方法

说明书

本发明涉及一种基于点云转图像的复材铺丝表面缺陷检测与识别方法，包括：获取复合材料铺丝产品的表面点云数据；对表面点云数据进行平面拟合，得到拟合平面；计算表面点云数据中所有点到拟合平面的距离；将表面点云数据进行OBB外包围盒包络，并与步骤S3计算的距离数据结合，生成灰度图；构建预训练的铺丝缺陷类型语义分割网络，将生成的灰度图作为输入，对灰度图进行缺陷区域分割与识别；将铺丝缺陷类型语义分割网络输出的分割结果映射至点云，并进行缺陷评估与可视化。本发明可实现复材铺丝表面缺陷的高精度测量与缺陷类型识别，解决现有技术中复材铺丝表面缺陷检测与识别时检测效率和精度低、适用性差等问题。

技术领域

本发明属于工业自动化检测技术领域，具体涉及一种基于点云转图像的复材铺丝表面缺陷检测与识别方法。

背景技术

复合材料在航空航天、汽车等高科技领域的广泛应用促进了复材产品制作工艺与精度的快速发展。复合材料的特殊性导致其制作工艺较为复杂，早期部分的复材成形是通过手糊成型，随着自动化技术的发展与应用，逐渐出现了三维编制成型、缠绕成型和自动铺放成型等方式，其中，复合材料自动铺放成型是树脂基复材成型代表技术之一，它既涉及材料制造工艺，又涉及CAD/CAM/CAE技术和机电自动化控制，是多学科交叉技术，现已成为国际上发达国家航空航天相关构件的主流成型技术。

复合材料在自动铺放过程中，会因为设备精度、铺丝轨迹等原因导致一些外部缺陷(如翘起、褶皱、扭转和搭接等)，为了满足复材产品应用精度需求，对复合材料铺丝的表面缺陷类型检测的同时，对缺陷本身的级别进行量化评估显得极为关键和迫切。然而，目前对于复合材料铺丝的表面缺陷检测大多依然通过人眼检测方式进行，效率低下，且人工长时间工作后的视觉疲劳必然带来检测精度下降。近年来随着计算机视觉技术的发展，提出了很多基于图像的复合材料铺丝表面缺陷检测方法，可对缺陷进行识别，但仅通过彩色图像进行的检测，其对光线敏感，无法对缺点进行缺陷级别的进一步评估，适用范围较为有限。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种检测效率及精度高，适用性强的基于点云转图像的复材铺丝表面缺陷检测与识别方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于点云转图像的复材铺丝表面缺陷检测与识别方法，包括如下步骤：

步骤S1、获取复合材料铺丝产品的表面点云数据；

步骤S2、对表面点云数据进行平面拟合，得到拟合平面；

步骤S3、计算表面点云数据中所有点到拟合平面的距离；

步骤S4、将表面点云数据进行OBB外包围盒包络，并与步骤S3计算的距离数据结合，生成灰度图；

步骤S5、构建预训练的铺丝缺陷类型语义分割网络，将生成的灰度图作为输入，对灰度图进行缺陷区域分割与识别；

步骤S6、将铺丝缺陷类型语义分割网络输出的分割结果映射至点云，并进行缺陷评估与可视化。

进一步地，步骤S1包括：将待测复合材料铺丝产品放置于高精密直线电机模组移动平台，再于高精密直线电机模组移动平台的正上方架设3D高速摄像机；在铺丝完成后，高精密直线电机模组移动平台驱动待测复合材料铺丝产品移动通过3D高速摄像机拍摄区，完成复合材料铺丝产品表面的点云数据采集。

进一步地，步骤S2包括：

步骤S201、在表面点云数据中随机选取不共线的三个点，计算其平面方程；

步骤S202、设定阈值T，计算其他点到不共线的三个点确定的平面的距离a，当aT时，对应点视为内点；

步骤S203、重复步骤S201和步骤S202l次，选取得到内点最多的平面，最后使用所有的内点重新拟合，拟合得到最终的平面方程Ax+By+Cz+D＝0。