【技术实现步骤摘要】
基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法
本专利技术涉及计算机视觉及工业自动化检测技术，具体一种基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法。
技术介绍
3D打印技术又称增材制造是工业4.0时代最具发展前景的制造技术之一。3D打印材料经历了固-液-固两次相变，常会出现以下缺陷：打印材料强度不足引起的空洞和裂缝，填充、挤出速度不匹配引起的疙瘩、凸起等，3D打印制品多为结构复杂、尺寸精度要求较高的零件，因此研究一种高效的3D打印塑料制品质量检测系统就显得尤为重要。现有的3D打印制品质量检测多沿用传统的无损检测方法，主要有以下四类：超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测。超声波检测利用材料及缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部是否存在缺陷，常用于检测厚度较大的零件检验，该方法对于检测技术难度大，对待测物体表面要求平滑，对体积性缺陷由于其缺陷反射面较小检出率不高。射线检测利用X射线或γ射线在穿透被测物各部分时强度衰减的不同，检测被测物体中的缺陷，常用于检测内部缺陷，该方法检测速度较慢，只宜探测气孔、夹渣、缩孔等...
【技术保护点】
1.一种基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法，其特征在于：步骤1)，获取待测物体表面点云及点云预处理阶段：根据待测物体的标准CAD模型3D打印出待测物体，将待测物体放置在桌面上，投射多幅不同初始相位的标准正弦数字光栅到待测物体表面，通过CCD相机连续拍摄物体表面被投射标准正弦数字光栅后的条纹图像，利用反正切函数对条纹图像进行求解得到相位值，将所求的相位值进行解包裹反求得到待测物体的表面点云，然后进行预处理获得拍摄点云；步骤2)，获取标准点云阶段：提取待测物体的标准CAD模型的三角形面片的顶点坐标和法向量，在三角形面片上采样生成所需密度的标准点云；步骤3)，粗...
【技术特征摘要】
1.一种基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法，其特征在于：步骤1)，获取待测物体表面点云及点云预处理阶段：根据待测物体的标准CAD模型3D打印出待测物体，将待测物体放置在桌面上，投射多幅不同初始相位的标准正弦数字光栅到待测物体表面，通过CCD相机连续拍摄物体表面被投射标准正弦数字光栅后的条纹图像，利用反正切函数对条纹图像进行求解得到相位值，将所求的相位值进行解包裹反求得到待测物体的表面点云，然后进行预处理获得拍摄点云；步骤2)，获取标准点云阶段：提取待测物体的标准CAD模型的三角形面片的顶点坐标和法向量，在三角形面片上采样生成所需密度的标准点云；步骤3)，粗配准阶段：计算拍摄点云的快速点特征直方图，在标准点云中找到与快速点特征直方图相似的点，进行随机采样一致变换获得粗配准点云；步骤4)，精配准阶段：采用迭代最近点方式(ICP)对粗配准点云进行处理获得精配准点云；步骤5)，提取缺陷阶段：设置缺陷阈值遍历提取异常点，用异常点进行欧式聚类，计算每个类中所有点的重心坐标作为缺陷的位置，获取待测物体表面的各个缺陷位置和缺陷个数；采用点云生长方法从缺陷的位置生长出缺陷区域点云，对缺陷区域点云进行三维重建。2.根据权利要求1所述的一种基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法，其特征在于：所述的步骤1)中，进行预处理获得拍摄点云，具体是：1.2)针对待测物体的表面点云，以桌面背景作为基元，预设桌面背景的基元平面形状，采用随机采样方法拟合桌面背景的基元平面形状并进行多次处理获得不同的平面模型，计算平面模型中的点数量，选取点数量最多的平面模型作为最优平面，将最优平面中的点作为无效背景点从待测物体的表面点云中去除；1.3)对去除无效背景点后的点云进行体素下采样处理，以体素下采样中每个体素单元的所有点的重心代替覆盖体素单元内所有点；1.4)对体素下采样后的点云进行统计滤波，设置搜寻近邻点数和离群阈值，遍历点云中的所有点，采用以下方式针对每个点进行处理：建立以点为球心、以离群阈值为球半径的球体，球体内的点数量和搜寻近邻点数进行比较：若点数小于搜寻近邻点数，则将该点视为离群噪点，进行去除；若点数大于等于搜寻近邻点数，则将该点不视为离群噪点，进行保留；最终保留得到的为拍摄点云。3.根据权利要求1所述的一种基于光栅投影多步相移法的3D打印制品三维缺陷检测方法，其特征在于：所述步骤2)中，提取待测物体的标准CAD模型的三角形面片的顶点坐标和法向量转化为点云数据，再调用点云库PCL中的点云网格采样库pcl_mesh_sampling，使用可视化...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕玥，连巧龙，何再兴，张树有，谭建荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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