一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了机械制造领域的一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法，旨在解决目前机械制造过程中，对大型回转构件的表面缺陷检测效果不理想的技术问题。其包括：分布式单目线结构光检测系统以及传动装置，分布式单目线结构光检测系统包括设置于同一平面四角的四组检测机构，每组检测机构包括线激光器以及相机；传动装置用于带动待测回转构件进行水平位移，位移的轨迹垂直贯穿于上述平面中部。本发明专利技术能够有效应用于大型构件表面检测，且整个检测过程无需人工干预，自动化程度较高，便于后续的矫正处理操作。便于后续的矫正处理操作。便于后续的矫正处理操作。

【技术实现步骤摘要】
一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法


[0001]本专利技术涉及一种回转构件表面缺陷检测装置、检测方法及标定方法，属于机械制造


技术介绍

[0002]大型构件的表面检测在汽车，船舶，航空航天等行业的制造领域占据重要地位，大型复杂回转类结构如起重机吊臂、航空发动机、火箭舱段、大型输油导管等作为建筑及工业制造领域广泛使用的重型器件，其质量及性能在很大程度上影响着整体的作业效率。以起重机为例，吊臂作为起重机的重要组成部分，约占整机质量的13％～15％，其制造工艺的好坏直接影响起重机的起重载荷及整体性能。目前，起重机吊臂多为可伸缩式，通常由多节大小不同的臂筒组合而成，可根据现场作业需求进行适当调整，且便于起重机的整体移动与安置。为了保证臂筒伸缩的流畅性，在制造过程中，臂筒表面产生的形变及缺陷必须严格控制在一定范围内。因此，对大型构件表面效果进行检测尤为重要。
[0003]目前，针对大型构件表面检测主要有以下几种方法：
[0004](1)采取人工操作，运用三坐标测量机、千分表打表测量、电子水平仪和子准直测量的方式进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，包括分布式单目线结构光检测系统、传动装置及控制器；所述分布式单目线结构光检测系统包括多组检测机构；多组检测机构呈分布式排布，形成一封闭的检测区域；各组检测机构分别包括各自的线激光器及相机，所述线激光器用于向待测回转构件发射检测激光；所述相机用于采集待测回转构件表面所形成的激光条纹图像，并传送至控制器；所述传动装置用于带动待测回转构件从标定后的分布式单目线结构光检测系统的检测区域穿过，以使控制器能够根据各相机所采集的激光条纹图像实现待测回转构件表面图像重建；所述控制器用于将重建后的待测回转构件表面图像与标准图像进行对比，根据对比结果获取回转构件表面缺陷检测结果。2.根据权利要求1所述的一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述检测机构为四组且呈上下左右分布式排布，形成一个封闭的正方形检测区域；所述待测回转构件从正方形检测区域中心穿过。3.根据权利要求1所述的一种回转构件表面缺陷检测装置，其特征在于，所述传动装置包括基座、设置于基座底部的滚轮以及设置于基座顶部用于承载待测回转构件的支撑架。4.一种适应于权利要求1
‑
3中任一项所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：利用传动装置带动待测回转构件从标定后的分布式单目线结构光检测系统的检测区域穿过；各相机采集线激光器在待测回转构件表面所形成的激光条纹图像并传送至控制器；根据提取激光条纹图像的激光条纹中心线得到激光条纹中心点的三维坐标；根据激光条纹中心点的三维坐标以及相对应的标定参数计算待测回转构件在当前视角下的三维轮廓点云数据；通过对待测回转构件进行完整扫描成像后，获得其整个表面的三维轮廓点云数据；通过三维轮廓点云数据完整恢复出待测回转构件的三维形貌，并与标准的回转构件进行匹配检测。5.根据权利要求4所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，所述根据提取激光条纹图像的激光条纹中心线得到激光条纹中心点的三维坐标包括：基于线面模型，利用相机的透视投影成像模型结合拟合的激光平面方程，确定唯一的激光条纹中心点的三维坐标，其计算表达式如下：
其中，s为比例系数，u，v为激光条纹中心点在平面图像坐标系下的像素坐标，f
x
，f
y
为相机的焦距，u0，v0为相机光轴与图像平面的交点在平面图像坐标系下的像素坐标，(X
C
，Y
C
，Z
C
)为求解出的激光条纹中心点的三维坐标，A、B、C、D为激光平面方程的系数。6.一种适应于权利要求1
‑
3中任一项所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的标定方法，其特征在于，对所述分布式单目线结构光检测系统进行标定，包括：通过棋盘格标定板对各相机进行参数标定；通过多次调整棋盘格标定板的位姿对激光平面进行标定；通过立体靶标对各相机进行全局标定。7.根据权利要求6所述的一种回转构件表面缺陷检测装置的标定方法，其特征在于，所述通过多次调整棋盘格标定板的位姿对激光平面进行标定包括：基于交比不变原理，通过多次调整棋盘格标定板的位姿，获得多组标定的特征点；将棋盘格标定板不同位姿下的局部坐标系中的所有特征点坐标统一到相机坐标系中；将相机坐标系中特征点代入预定义的激光平面方程中，以各特征点到光平面的欧氏距离的平方和为目标函数，目标函数的表达式如下：其中，(X
Ci
，Y
Ci
，Z
Ci
)为各个特征点在相机坐标系下的三维坐标，n表示特征点的数量，A1、B1、C1、D1为激光平面方程的系数；利用最小二乘法求解上述目标函数，计算得到A1、B1、C1、D1的值，并基于计算结果拟合相机坐标系下激光平面方程，激光平面方程的表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝飞，邓正平，孙莉莉，胡运涛，何余杰，周鑫宇，宋佳潼，朱超涵，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：