一种表面材料的检验方法技术

本发明专利技术基于成熟的激光点云扫描技术获取的点云数据，利用基于总体最小二乘法的评估检验方法，对点云数据快速、准确、自动地识别截取和分类，能够准确计算出模件材料的表面粗糙度、厚度和侧面平行度，以此可对模件及其生产工艺进行有效/定量的校验、评估；有效地解决了材料生产工艺误差引起的业务流误差积累问题，从而消除因工艺误差带来的电磁信号畸变与失真；自动化的程序批处理可集成于材料生产设备的自动校验模块，有利于改进生产工艺、提升产品一致性，准确、高效地保证产品的品控质量，节约时间与生产成本、改善子环节生产质量、有效创造经济效益。

A Method for Testing Surface Materials

【技术实现步骤摘要】
一种表面材料的检验方法
本专利技术涉及汽车毫米波雷达领域，尤其涉及一种毫米波雷达的表面材料的评估检验方法。
技术介绍
随着汽车智能化程度的不断提升，特别是智能驾驶、无人驾驶的快速发展，汽车上开始广泛地大量使用雷达探测器，用来对汽车周围的环境进行探测，提供汽车与周围障碍物的距离、角度、相对速度、行驶轨迹等数据，广泛应用于汽车的倒车预警、碰撞预警、自动制动、自适应巡航控制、盲点探测、变道辅助等系统中。并且可预见的，雷达探测器也将在无人驾驶技术中发挥非常重要的作用。汽车上常见的雷达包括超声波雷达、红外线雷达、激光雷达、摄像头和毫米波雷达等，其分别应用不同的探测技术对汽车周围的环境进行探测。而对于毫米波雷达，是指工作在毫米波波段的雷达，也即利用了波长在1-10mm、频率范围为30GHz—300GHz的无线电波。毫米波雷达相对于超声波雷达、红外线雷达、摄像头及激光雷达，在远距离探测能力、夜间工作能力、全天候工作能力、较差环境条件下工作能力、温度稳定度及测量准确度等方面都具有较强的优势，因而毫米波雷达受到越来越多的关注和应用。实际中，毫米波雷达通常安装在汽车前部的进气格栅部位或者前后部的保险杠部位，通常在毫米波雷达的天线外侧还设置有硬质材料的覆盖件，用以对毫米波雷达的天线提供保护的作用。该覆盖件通常被称为第二表面硬模材料(以下简称为硬模材料)。由于雷达波要穿透该硬模材料，该硬模材料的表面平整度、均匀性、厚度(要求必须是半波长的整数倍)对雷达电磁信号传输存在较大程度的影响(如干涉、衰减、反射等)；当材料的表面平整度、均匀性与厚度不符合设计要求，将造成电磁传输信号的严重失真、畸变，进而急剧降低毫米波雷达传感器的各项探测性能指标。但是，在实际生产过程中，由于生产工艺等因素影响，硬模材料的表面平整度、均匀性和厚度往往出现不符合设计指标要求的情况。为有效地评估材料的品控质量，检验、优化材料的生产工艺，需对硬模材料样件的平整度、厚度、平行度等指标进行准确测量，以评估硬模是否合格以及能否进行量产。通常情况下，汽车前栅格硬模供应商不具备硬模精密验收能力，目前评估、检测汽车前栅格毫米波雷达第二表面材料的方法主要有两种：一是通过成熟的激光点云扫描技术准确获取硬模材料的表面点云坐标数据(STL格式)，并将点云数据导入CATIA软件，利用CATIA中的数字曲面编辑模块DSE(DigitizedshapeEditor)和快速曲面重构模块QSR(QuickSurfaceReconstru-ction)进行点云数据处理，再结合曲面设计与实体设计进行CATIA逆向设计还原出硬模的3D模型并测量硬模厚度。但CATIA的逆向设计中的相对误差较大，在处理高精度的硬模时不能很好的将误差控制在需要的等级，因此用CATIA逆向设计的方法无法反应材料的真实厚度。实际上，由于材料表面不平整，即使是统一表面的激光点云数据，也不是完全处于同一平面，此时利用逆向设计还原硬模的3D模型的准确度低，也很难获取硬模材料的各项表面特征参数。二是通过将同一批次的硬模材料邮寄到国外权威机构进行测试，通过电磁波暗室对毫米波雷达电磁传输特性进行测量，分析反射强度、透射信号的衰减程度和反射强度分布，借以判断硬模材料样件是否达标。这种方法直接评估硬模材料对毫米波雷达电磁信号传输的影响，结果更为直观，但无法直接给出硬模材料的实际参数，且检测周期长、测试费用昂贵，而硬模材料厂商的任何工艺调整或雷达频段的调整等都需要重新评估，费效比极为低下。对于上述现有的两种方法，第一种方法无法准确得到硬模材料的几何参数，第二种方法虽然可以直观地给出硬模材料的电学特征，但是无法直接得到硬模材料的特征参数特性，且测试周期长、效率低、费用昂贵。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种毫米波雷达表面材料的评估检验方法，特别地，其是基于总体最小二乘分类器的毫米波雷达第二表面硬膜件材料的评估检验方法，通过基于硬模材料表面的激光点云数据，通过MATLAB软件进行数据处理，直接对硬模材料的表面平整度、均匀性和厚度等参数进行估计，解决了现有技术中无法准确获取硬模材料的几何参数、测试周期长、效率低、费用昂贵的问题。一种表面材料的检验方法，其包括以下步骤：基于获取的表面材料的激光扫描点云，生成点云数据集的外包络；在获取到点云数据集的外包络多边体的顶点后，根据表面材料的相对尺寸参数，进行表面材料点云数据的有效分离，得到有效的表面材料激光点云数据集；对获取到的表面材料激光点云数据的有效性判断，得到待评估点云数据集；对所述待评估点云数据集进行分类，得到表面材料一侧的激光点云数据集合以及另一侧的激光点云数据集合；分别对两侧的点云数据集合进行评估，得到每侧侧面的平整度值；根据两侧的点云数据集分别计算表面材料的均匀性值以及厚度值；将得到的平整度值与预设平整度值比较，将得到均匀性与预设均匀性比较，将得到的厚度值与预设厚度值比较，得到比较结果，给出材料检验、评估结论。进一步地，采用凸包检测算法生成点云外包络。进一步地，所述有效分离通过以下步骤实施：d)表面材料的边界顶点坐标粗估；e)构建表面材料的外接四角锥面对点云进行计算；f)有效点云数据的分离。进一步地，在对所述待评估点云数据集进行分类中，利用总体最小二乘(TLS,TotalLeastSquares)法，采用总体最小二乘器对归属于两个侧面的点云数据进行分离，分别得到表面材料的两侧的激光点云数据集合。进一步地，所述的有效性判断是利用凸包检测算法分别计算分离开的有效点云外包络，并计算其尺寸与表面材料实际尺寸的比例，当比例大于第一比例时，则判定为有效点云获取成功；而当比例小于第二比例时，则判定为有效点云获取失败。进一步地，所述的外接四角锥面由表面材料的四个边界顶点和点云外包络外的一个参考点构成。进一步地，所述表面材料相对于所述参考点的张角小于10°。进一步地，所述表面材料为毫米波雷达前方的覆盖件，该覆盖件由硬模材料制成。进一步地，侧面的平整度由该侧面的各个点云到另一侧面的拟合平面的垂直距离分布的均值和均值标准差来评估。进一步地，表面材料的均匀性/厚度由一个侧面的各个点云到另一侧面的拟合平面的垂直距离分布情况来评估。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术基于成熟的激光点云扫描技术获取的点云数据，利用基于总体最小二乘法的评估检验方法，能够准确计算出模件材料的表面粗糙度、厚度和侧面平行度，以此可对模件生产工艺进行有效/定量的校验、评估；有效地解决了材料生产工艺误差引起的业务流误差积累问题，从而消除因工艺误差带来的电磁信号畸变与失真；自动化的程序批处理可集成于材料生产设备的自动校验模块，有利于改进生产工艺、提升产品一致性，准确、高效地保证产品的品控质量，节约时间与生产成本、改善子环节生产质量、有效创造经济效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术的汽车前栅格中毫米波雷达的安装位置示意图；图2是本专利技术的评估检验方法的流程图；图3是本专利技术的有效点云数据分离的示意图；图4是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面材料的检验方法，其包括以下步骤：基于获取的表面材料的激光扫描点云，生成点云数据集的外包络；在获取到点云数据集的外包络多边体的顶点后，根据表面材料的相对尺寸参数，进行表面材料点云数据的有效分离，得到有效的表面材料激光点云数据集；对获取到的表面材料激光点云数据的有效性判断，得到待评估点云数据集；对所述待评估点云数据集进行分类，得到表面材料一侧的激光点云数据集合以及另一侧的激光点云数据集合；分别对两侧的点云数据集合进行评估，得到每侧侧面的平整度值；根据两侧的点云数据集分别计算表面材料的均匀性值以及厚度值；将得到的平整度值与预设平整度值比较，将得到均匀性与预设均匀性比较，将得到的厚度值与预设厚度值比较，得到比较结果，给出材料检验、评估结论。

【技术特征摘要】
1.一种表面材料的检验方法，其包括以下步骤：基于获取的表面材料的激光扫描点云，生成点云数据集的外包络；在获取到点云数据集的外包络多边体的顶点后，根据表面材料的相对尺寸参数，进行表面材料点云数据的有效分离，得到有效的表面材料激光点云数据集；对获取到的表面材料激光点云数据的有效性判断，得到待评估点云数据集；对所述待评估点云数据集进行分类，得到表面材料一侧的激光点云数据集合以及另一侧的激光点云数据集合；分别对两侧的点云数据集合进行评估，得到每侧侧面的平整度值；根据两侧的点云数据集分别计算表面材料的均匀性值以及厚度值；将得到的平整度值与预设平整度值比较，将得到均匀性与预设均匀性比较，将得到的厚度值与预设厚度值比较，得到比较结果，给出材料检验、评估结论。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用凸包检测算法生成点云外包络。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有效分离通过以下步骤实施：a)表面材料的边界顶点坐标粗估；b)构建表面材料的外接四角锥面对点云进行计算；c)有效点云数据的分离。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述待评估点云数据集进行分类中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢红喜，陈文琳，张韬，时冰，金晨，
申请(专利权)人：吉利汽车研究院宁波有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33