一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备及其检测方法技术

本发明专利技术涉及视觉检测技术领域，具体为一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，包括开口向上设置的环形设备箱体、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、变焦相机；第一驱动电机用于驱动顶接板沿环形设备箱体的侧壁360

【技术实现步骤摘要】
一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备及其检测方法


[0001]本专利技术涉及视觉检测
，具体为一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备。

技术介绍

[0002]目前随着工业的发展，为了提高零件整体刚度以及设备的整体性能，许多零部件在生产过程中都趋向于一次成型。越来越多的零件呈现出结构复杂且遍布多孔，这些零件往往在设备中属于重要的传力零件，因此加工精度需要严加保证。通孔在复杂零件上其需要测量的要素除了直径以外，其准确的方位和孔的角度也是一个重要的参数，直接影响着零件的装配质量。
[0003]但是由于其结构复杂，孔位的位置及孔的方向是一个复杂的三维向量，零件方位发生变化时，其通孔的方位向量也会随之发生变化。在实际测量中，很难对一个零件在球形360
°
的范围内进行视觉检测观测，因此在视觉检测的过程中不可避免的需要对零件进行翻转，变换多个角度进行测量。在自动检测过程中，这个过程非常复杂，纯粹基于图像识别计算，对零件进行各角度的拍摄，效率既低下，而且非常容易产生遗漏。因此难以直接应用目前常用的零件视觉检测技术，在测量过程中，摄像头需要在三维空间中变换多个位置和角度才能准确观测到零件孔的情况，并进行直径、空间位置以及孔方向的测量。目前的视觉检测技术，通常只在固定角度上进行简单的直径测量，其方位信息和孔的方向都没有严格考量。鉴于此，我们提出一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备及其检测方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备及其检测方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，包括开口向上设置的环形设备箱体、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机、变焦相机；所述环形设备箱体内设置有顶接板，所述顶接板的底面固定有垂直导轨，且所述垂直导轨上设置有置物板；所述第一驱动电机安装在所述顶接板上，用于驱动所述顶接板沿所述环形设备箱体的侧壁360
°
移动；所述第二驱动电机安装在所述环形设备箱体的底壁上，用于驱动所述置物板沿所述垂直导轨上下移动；所述第三驱动电机安装在所述置物板上，且所述第三驱动电机的输出轴上安装有转动板，所述变焦相机安装在所述转动板上。
[0007]优选的，所述环形设备箱体的侧壁上设置有导向槽，所述第一驱动电机的输出端上连接有滑块，且所述滑块滑动连接在所述导向槽内。
[0008]优选的，所述置物板上设置有用于穿过所述垂直导轨的通孔，所述置物板上还设置有螺孔，所述第二驱动电机的输出端上连接有螺杆，且所述螺杆通过所述螺孔旋接在所
述置物板上。
[0009]优选的，所述环形设备箱体底壁的中部还设置有摆放待测零件的测量平台。
[0010]本专利技术还提供一种检测方法，用于所述的数字孪生视觉检测设备进行复杂三维多通孔零件检测，包括以下步骤：
[0011]步骤1：
[0012]步骤11：通过变焦相机对实际零件拍摄多个角度照片，基于神经网络在数据库中搜索出匹配的零件数模；
[0013]步骤12：自动打开三维CAD软件加载零件数模，通过OpenCV图片匹配，将零件数模旋转及移动到与实际零件相同的三维坐标系内；
[0014]步骤2：
[0015]步骤21：设置三维CAD软件背景为白色，零件为黑色，基于VTK坐标系统，以零件中心点为焦点，变焦相机位置距离零件中心位置为3
‑
5倍的最长边距离；以间隔10
°‑
30
°
的范围对三维数模获取图片；
[0016]步骤22：对每张获得图片基于OpenCV进行分析，观察是否存在疑似孔的特征，若有则为疑似的通孔；
[0017]步骤23：由于每张图片均是基于VTK坐标系统获得，因此可以很容易定位到该图片对应的变焦相机位置、焦点及正法向方向；保持变焦相机位置及正法向方向不动，焦点位置在零件的坐标范围内按一定步长进行搜索移动，每一步保存一定分辨率的图片，对图片进行处理分析露白区域是否变大，是否有呈现圆弧边线的趋势；若发现疑似圆弧边线，搜索步长减小，相机位置逐步拉进；当露白区域为正圆时，即为找到了通孔；通过python脚本模拟鼠标操作CAD软件部分功能可以自动得到孔的中心点坐标，结合相机位置及OpenCV可以获得孔的直径，相机位置与孔的中心点坐标的连线为孔的法线方向；
[0018]步骤24：通过上述循环使系统自动获得每个通孔的位置、方向及大小；
[0019]步骤3：
[0020]步骤31：基于获得的每个通孔的位置、方向及大小，驱动摄像头移动到对应的方位，通过变焦镜头改变拍摄范围，拍摄图片；
[0021]步骤32：结合OpenCV测量孔的大小以及判断孔的圆度，给出检测结论。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：该复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，可以实现对放置在环形设备箱体内的待测零件进行360
°
的视角拍摄，同时，在可以调节变焦相机的拍摄高度，以及拍摄的俯仰角，使其可以适应不同尺寸的零件进行视觉检测，提高复杂三维多通孔零件的检测效率；
[0023]同时，本专利技术提供的检测方法，通过变焦相机5对实际零件拍摄多个角度照片，基于神经网络在数据库中搜索出匹配的零件数模，再利用三维软件和OpenCV进行图像处理，复杂三维多通孔零件的孔大小以及孔的圆度，并给出检测结论，可以一批次对不同零件进行测量检测，而无需更改系统程序，有利于零件装配，将需要装配的一组零件进行检测后，可以进行模拟装配，提高装配效率。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的整体结构剖视图；
[0026]图3为本专利技术图2中A处结构放大图；
[0027]图4为本专利技术中第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机安装结构示意图；
[0028]图5为本专利技术中置物板的结构示意图。
[0029]图中：1、环形设备箱体；11、顶接板；12、垂直导轨；13、置物板；131、通孔；132、螺孔；14、导向槽；2、第一驱动电机；21、滑块；3、第二驱动电机；31、螺杆；4、第三驱动电机；41、转动板；5、变焦相机；6、测量平台。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，其特征在于，包括开口向上设置的环形设备箱体(1)、第一驱动电机(2)、第二驱动电机(3)、第三驱动电机(4)、变焦相机(5)；所述环形设备箱体(1)内设置有顶接板(11)，所述顶接板(11)的底面固定有垂直导轨(12)，且所述垂直导轨(12)上设置有置物板(13)；所述第一驱动电机(2)安装在所述顶接板(11)上，用于驱动所述顶接板(11)沿所述环形设备箱体(1)的侧壁360
°
移动；所述第二驱动电机(3)安装在所述环形设备箱体(1)的底壁上，用于驱动所述置物板(13)沿所述垂直导轨(12)上下移动；所述第三驱动电机(4)安装在所述置物板(13)上，且所述第三驱动电机(4)的输出轴上安装有转动板(41)，所述变焦相机(5)安装在所述转动板(41)上。2.根据权利要求1所述的复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，其特征在于：所述环形设备箱体(1)的侧壁上设置有导向槽(14)，所述第一驱动电机(2)的输出端上连接有滑块(21)，且所述滑块(21)滑动连接在所述导向槽(14)内。3.根据权利要求1所述的复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，其特征在于：所述置物板(13)上设置有用于穿过所述垂直导轨(12)的通孔(131)，所述置物板(13)上还设置有螺孔(132)，所述第二驱动电机(3)的输出端上连接有螺杆(31)，且所述螺杆(31)通过所述螺孔(132)旋接在所述置物板(13)上。4.根据权利要求1所述的复杂三维多通孔零件的数字孪生视觉检测设备，其特征在于：所述环形设备箱体(1)底壁的中部还设置有摆放待测零件的测量平台(6)。5.一种检测方法，用于权利要求1
‑
4任一所述的数字孪生视觉...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永进，
申请(专利权)人：棣拓上海科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：