[发明专利]汽车纵梁3D机器视觉检测方法

权利要求书

1.一种汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，配置5台同型号激光轮廓仪，并呈U型结构布置；

步骤S2，利用所述5台同型号激光轮廓仪扫描标定块，利用粗配和精配计算世界坐标系下激光轮廓仪的空间位置关系，具体包括：

步骤S201，利用每个激光轮廓仪对所述标定块进行扫描，得到五个标定块点云数据，其中，每个标定块点云数据均包含3个完整孔洞信息；

步骤S202，将孔洞内的点云数据进行去噪、投影至局部平面、拟合圆，得到点云圆心坐标；

步骤S203，将所述点云圆心坐标与数模数据中的圆心坐标进行粗配，粗配后利用公共视野内点云数据进行精配，计算世界坐标系下激光轮廓仪的空间位置关系；

步骤S3，利用所述5台同型号激光轮廓仪扫描待测工件，得到点云数据，通过所述空间位置关系对所述点云数据进行转换拼接，得到所述待测工件的整体点云数据，其中，所述整体点云数据包括腹面点云数据和两侧翼面点云；

步骤S4，根据所述整体点云数据求解所述待测工件的长度、孔位置度、孔径、孔间距、腹面-翼面孔边距、翼面-腹面孔边距、腹面平面度、翼面平面度、腹面翘曲、翼面侧弯、端头变形尺寸、最大扭曲挠度和R角。

2.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，将任三个同型号激光轮廓仪设置在所述标定块的腹面正上方，其余两个同型号激光轮廓仪分别设置在所述标定块的两侧翼面。

3.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述标定块采用以单个激光轮廓仪私有视野内点云数据为主、多个激光轮廓仪公共视野内点云数据为辅的原则进行设计，设计过程中存留所述标定块的数模数据，其中，所述标定块腹面设有三组孔洞，两侧翼面分别设有一组孔洞，且每组孔洞中有三个孔。

4.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，从所述待测工件的腹面向下30mm处，向两翼面分别测量，取最大值作为所述长度。

5.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，对所述5台同型号激光轮廓仪扫描得到的点云数据分别进行快速三角化，得到三角网格并提取三角网格孔洞边界点，取距离孔洞5-10mm范围内的点云拟合平面，将所述三角网格孔洞边界点投影至所述点云拟合平面内，得到投影点，对所述投影点进行拟合圆操作，计算所述孔位置度和所述孔径；将所述孔位置度与所述待测工件的数模数据进行比对，计算位置度的偏差；通过计算所述孔径之间距离，得到所述孔间距。

6.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，去除所述腹面点云和所述两侧翼面点云中孔洞内点云、孔洞附近点云以及边界点云，并分别拟合平面，计算腹面孔圆心到翼面平面之间距离作为所述腹面-翼面孔边距，计算翼面孔圆心到腹面平面之间距离作为所述翼面-腹面孔边距。

7.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，计算所述腹面点云数据到腹面平面之间距离，筛选出距离超出0.3mm的点集，通过基于密度的聚类算法对点集进行分类并去除离群点，点集内的点到平面之间距离中的最大距离作为所述腹面平面度；

计算所述两侧翼面点云数据到各自翼面平面之间距离，筛选出距离超出0.3mm的点集，通过基于密度的聚类算法对点集进行分类去除离群点，点集内的点到平面之间距离中的最大距离作为所述翼面平面度。

8.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，取腹面中心线的位置，两端头分别避让30mm进行测量，在所述腹面点云数据中取距离过所述腹面中心线的平面小于0.1mm的点，计算点到所述腹面中心线的距离，取最大值作为所述腹面翘曲；

从腹面向下30mm位置、翼面中心线位置，两端头避让200mm进行测量，在所述翼面点云数据中取距离过翼面中心线的平面小于0.1mm的点，计算点到所述翼面中心线距离，取最大值作为所述翼面侧弯。

9.根据权利要求1所述的汽车纵梁3D机器视觉检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，分别取所述待测工件在两端头30mm、150mm处的点云数据，计算翼面和腹面的夹角作为所述端头变形尺寸；

在腹面四角各30×50位置取四个点，三个点定义一个基准平面，测量第四点到基准平面距离，取最大绝对值作为所述最大扭曲挠度；

取所述待测工件的折弯处点云数据，拟合圆柱体，计算得到的外圆半径R作为所述R角。