[发明专利]基于平行约束的平面间断差在线测量方法

说明书

本发明提出的基于平行约束的平面间断差在线测量方法，包括如下步骤：1）数据采集，获得原始点云数据；2）对原始点云数据进行预处理；3）通过去除局外点和平面拟合两个阶段，利用平面相互平行的约束，提高平面间断差计算的精度与效率。本发明基于半径滤波与直通滤波，去除原始点云中的噪声与无效区域，提高了后续计算的速度；通过欧式聚类快速实现目标区域选择；利用随机采样一致性方法筛选平面点集，去除影响平面拟合的局外点，提高了平面拟合的准确度；使用点到平面的距离作为目标函数，考虑平行约束，通过最小二乘方法直接求解平面参数，进而计算断差；实现在线式测量工件平面间断差，能够在生产线中实时检测，提高工业产品质量。

技术领域

本发明涉及三维机器视觉、工业自动化、工业测量应用等领域，特别涉及一种适用于对汽车制造等工业应用中工件的平面间断差在线测量，具体的，其展示一种基于平行约束的平面间断差在线测量方法。

背景技术

随着工业智能化的发展，测量几乎遍及生产的各个环节，工业测量数据既能保证产品的质量，又能提升工厂自动化程度以提高生产效率。传统制造业中的测量大多是在生产过程后的抽查式测量，而随着智能制造的发展，在3C电子、汽车制造等行业与领域，测量已经深入到生产过程中，即在线测量。在线测量一般指通过在生产线上实时检测零部件，判断其是否合格，在生产过程中进行残次品的排除，进而成为工业制造过程中一个必不可少的关键环节。

工业测量主要获取工件的几何量，包括角度、距离、位移、平面度和空间位置等，通过几何量的精密测量，与标准量比对，判断工件是否合格，提高产品质量。三坐标测量机是传统的通用三维坐标测量仪器，通过测头沿导轨的直线运动以实现精确的坐标测量。三坐标测量机测量准确、效率高、通用性好，但是其属于接触式测量，对测量环境要求高，部署不便。随着光学和计算机技术的发展，由传统的机械式测量逐步转变为视觉测量。视觉测量可以实现非接触、高效便捷地获取空间三维物体的几何尺寸、长度等信息，已经成为目前热门的研究领域。根据使用的视觉设备，视觉测量系统可以分为2D视觉测量系统和3D视觉测量系统。

在工业测量中，平面间断差的计算是常见的应用需求。平面间断差是指两相互平行平面的高度差。在汽车零配件等产品加工后，需要测量产品中平行面的断差以判断产品是否合格。找到点集中的平面是计算断差的必要步骤。在获取的原始点云中查找平面，得到平面参数，通常使用随机采样一致性方法，随机选择3个不共线的点所在平面作为初始平面，通过点集中点到平面的距离筛选符合阈值的点，通过一定次数的迭代，获取理想的平面。但是在计算工件中平面间的断差时，得到的平面不完全平行，给计算带来误差。最小二乘法也是常用的拟合方法，通过使平面点集中的各点与最小二乘平面的距离的平方和最小，直接计算最小二乘平面的参数。但是，当点集中存在较多远离理想平面的点时，得到的最小二乘平面与实际平面偏离较多，给后续计算引入较大误差。

因此，有必要提供一种基于平行约束的平面间断差在线测量方法，以精确及快速地在线测量产品的平面间断差。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于平行约束的平面间断差在线测量方法。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种基于平行约束的平面间断差在线测量方法，包括如下步骤：

1）数据采集，获得原始点云数据；

2）对原始点云数据进行预处理；

3）通过去除局外点和平面拟合两个阶段，利用平面相互平行的约束，提高平面间断差计算的精度与效率，具体如下：

31）去除局外点阶段：

a.使用聚类选择待计算的两个目标平面点集，利用点集中点与点的距离进行欧式聚类；