基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法和装置，方法包括：获取涂胶三维轮廓的二维轮廓数据集，根据轮廓数据集拟合得到涂胶轮廓的基准直线；通过基准直线对轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云；基于校正点云对涂胶轮廓进行测量，获取测量序列；获取示教阶段的示教测量序列，计算测量序列与对应示教测量序列的错位均方误差序列，根据错位均方误差序列构建最小二乘问题，得到滞后阶数；根据滞后阶数对测量序列进行对齐同步，得到目标测量序列；根据目标测量序列和示教测量序列获取差值序列，检测差值序列中的数据分布，得到涂胶异常检测结果。本发明专利技术融合了轮廓时间序列概率分布，提高了检测算法的准确性和鲁棒性。准确性和鲁棒性。准确性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法和装置


[0001]本专利技术涉及涂胶异常检测
，尤其涉及一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法和装置。

技术介绍

[0002]涂胶技术已经广泛应用于各大汽车整车及汽车零部件制造商，常见于汽车焊装车间的白车身、引擎盖涂胶及总装车间中风挡玻璃等，其质量直接影响车辆的减震降噪、防风等性能。在汽车制造行业中，涂胶质量检测需求主要包括胶宽、胶高、断胶，也有部分厂家关注涂胶轨迹异常、位置偏差等检测(反推机械臂异常等情况)，并对检测的时长和精度有一定的要求。
[0003]目前主流的检测方法是基于机器视觉的非接触式涂胶检测方案，此方案精度较高，但是由于胶枪周围空间的局限性以及喷涂方向的任意性，导致存在部分位置存在视觉盲区，无法进行检测。因此，通常会使用多台激光轮廓测量仪组成多视角的涂胶检测系统，来完整的覆盖所有涂胶区域。现有的基于3D轮廓的涂胶在线检测，通常要提前通过示教方式完成标准数据建模(预先用检测系统对正常的涂胶轨迹的宽、高及连续性参数建立标准)，采用这种对比检测的方式，才能使得系统检测准确率较高。
[0004]然而，基于多阵列的激光轮廓测量仪系统由于涉及到相机曝光、程序算法的处理时间，数据的网络传输延迟等因素，导致了3D涂胶检测过程中的示教和检测阶段的轮廓点云数据在时间维度上的不同步，造成漏检增多。且基于轮廓的异常检测算法鲁棒性差，往往针对示教和检测各个时刻的轮廓数据特征进行比较分析，从而得出检测结果，使得结果的准确性不稳定，容易出现误检。
[0005]因此，亟需一种能够对点云数据进行时间同步，避免漏检，并提高检测算法鲁棒性的涂胶异常检测方法。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法和装置。
[0007]一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法，包括以下步骤：获取涂胶轮廓的二维轮廓数据集，根据所述轮廓数据集拟合得到涂胶轮廓的基准直线；通过所述基准直线对所述轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云；基于所述校正点云对所述涂胶轮廓进行测量，获取测量序列；获取示教阶段的示教测量序列，计算所述测量序列与对应示教测量序列的错位均方误差序列，根据所述错位均方误差序列构建最小二乘问题，求解得到滞后阶数；根据所述滞后阶数对所述测量序列进行对齐同步，得到目标测量序列；根据所述目标测量序列和所述示教测量序列获取二者的差值序列，检测所述差值序列中的数据分布，得到涂胶异常检测结果。
[0008]在其中一个实施例中，所述获取涂胶轮廓的二维轮廓数据集，根据所述轮廓数据
集拟合得到涂胶轮廓的基准直线，包括：获取涂胶轮廓的三维点云数据，将所述三维点云数据投影在平面中，得到涂胶轮廓的二维轮廓数据集；选取所述二维轮廓数据集中的两点，计算过两点的单位方向向量；计算所述轮廓数据集中所有点到所述单位方向向量的标准化距离，将所述标准化距离小于预设距离的点划分至内点集，重复划分多次，划分完成后得到最大内点集；根据所述最大内点集拟合的方向向量，得到基准直线。
[0009]在其中一个实施例中，所述通过所述基准直线对所述轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云，包括：令基准直线的方向向量为为通过反解所述基准直线斜率的正切值，得到基准直线与坐标轴的夹角，为：
[0010][0011]根据所述夹角构造顺时针旋转的二维旋转矩阵，为：
[0012][0013]将所述轮廓数据集P在空间绕坐标轴旋转与夹角α相同的度数，得到旋转数据集，为：
[0014]P
′
＝RP
ꢀꢀ
(3)
[0015]计算平移系数，公式为：
[0016][0017]根据所述平移系数将所述基准直线平移至于坐标轴重合，得到校正点云，为：
[0018]P
target
＝RP+T
ꢀꢀ
(5)
[0019]在其中一个实施例中，所述所述基于所述校正点云对涂胶轮廓进行测量，获取测量序列，包括：根据所述校正点云测量涂胶轮廓的高度和宽度，并利用数值积分计算得到涂胶轮廓的面积；根据涂胶轨迹存在的轮廓数量与涂胶轮廓的高度、宽度和面积的测量数据，获取对应的测量序列。
[0020]在其中一个实施例中，所述获取示教阶段的示教测量序列，计算所述测量序列与对应示教测量序列的错位均方误差序列，根据所述错位均方误差序列构建最小二乘问题，求解得到滞后阶数，包括：设示教阶段的示教测量序列为：
[0021][0022]所述测量序列为：
[0023][0024]选取所述示教测量序列和测量序列中的序列长度，作为对齐和同步后的目标序列长度，为：
[0025]l＝min{m,n}
ꢀꢀ
(8)
[0026]计算所述示教测量序列和测量序列的k阶错位均方误差e
k
，为：
[0027][0028]根据式(9)计算得到所述示教测量序列和测量序列的所有错位均方误差，得到不同滞后阶数的错位均方误差序列e
n
，为：
[0029][0030]根据所述错位均方误差序列构建最小二乘问题，求解所述示教测量序列和测量序列的滞后阶数t，为：
[0031][0032]在其中一个实施例中，所述根据所述目标测量序列和所述示教测量序列获取二者的差值序列，检测所述差值序列中的数据分布，得到涂胶异常检测结果，包括：计算所述示教测量序列和测量序列的差值序列，公式为：
[0033][0034]根据大数定律和中心极限定理，认定测量序列、目标测量序列及差值序列均满足高斯分布，则结合高斯分布的分布特性，计算所述差值序列中数据在区间(u
‑
3δ,u+3δ)内的概率值，公式为：
[0035][0036]作变换整理得：
[0037][0038]解得：
[0039][0040]根据所述概率值的大小，得到涂胶异常检测结果。
[0041]一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测装置，用于实现如上所述的一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法，包括：基准直线拟合模块，用于获取涂胶轮廓的二维轮廓数据集，根据所述轮廓数据集拟合得到涂胶轮廓的基准直线；轮廓数据集校正模块，用于通过所述基准直线对所述轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云；测量序列获取模块，用于基于所述校正点云对所述涂胶轮廓进行测量，获取测量序列；滞后阶数
获取模块，用于获取示教阶段的示教测量序列，计算所述测量序列与对应示教测量序列的错位均方误差序列，根据所述错位均方误差序列构建最小二乘问题，求解得到滞后阶数；序列对齐同步模块，用于根据所述滞后阶数对所述测量序列进行对齐同步，得到目标测量序列；检测结果获取模块，用于根据所述目标测量序列和所述示教测量序列获取二者的差值序列，检测所述差值序列中的数据分布，得到涂胶异常检测结果。
[0042]相比于现有技术，本专利技术的优点及有益效果在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：获取涂胶轮廓的二维轮廓数据集，根据所述轮廓数据集拟合得到涂胶轮廓的基准直线；通过所述基准直线对所述轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云；基于所述校正点云对所述涂胶轮廓进行测量，获取测量序列；获取示教阶段的示教测量序列，计算所述测量序列与对应示教测量序列的错位均方误差序列，根据所述错位均方误差序列构建最小二乘问题，求解得到滞后阶数；根据所述滞后阶数对所述测量序列进行对齐同步，得到目标测量序列；根据所述目标测量序列和所述示教测量序列获取二者的差值序列，检测所述差值序列中的数据分布，得到涂胶异常检测结果。2.根据权利要求1所述的基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法，其特征在于，所述获取涂胶轮廓的二维轮廓数据集，根据所述轮廓数据集拟合得到涂胶轮廓的基准直线，包括：获取涂胶轮廓的三维点云数据，将所述三维点云数据投影在平面中，得到涂胶轮廓的二维轮廓数据集；选取所述二维轮廓数据集中的两点，计算过两点的单位方向向量；计算所述轮廓数据集中所有点到所述单位方向向量的标准化距离，将所述标准化距离小于预设距离的点划分至内点集，重复划分多次，划分完成后得到最大内点集；根据所述最大内点集拟合的方向向量，得到基准直线。3.根据权利要求1所述的基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法，其特征在于，所述通过所述基准直线对所述轮廓数据集进行旋转和平移校正，得到校正点云，包括：令基准直线的方向向量为为通过反解所述基准直线斜率的正切值，得到基准直线与坐标轴的夹角，为：根据所述夹角构造顺时针旋转的二维旋转矩阵，为：将所述轮廓数据集P在空间绕坐标轴旋转与夹角α相同的度数，得到旋转数据集，为：P
′
＝RP
ꢀꢀꢀꢀ
(3)计算平移系数，公式为：根据所述平移系数将所述基准直线平移至于坐标轴重合，得到校正点云，为：P
target
＝RP+T
ꢀꢀꢀꢀ
(5)4.根据权利要求1所述的基于轮廓同步时间序列的3D涂胶异常检测方法，其特征在于，所述基于所述校正点云对涂胶轮廓进行测量，获取测量序列，包括：
根据所述校正点云测量涂胶轮廓的高度和宽度，并利用数值积分计算得到涂胶轮廓的面积；根据涂胶轨迹存在的轮廓数量与涂胶轮廓的高度、宽度和面积的测量数据，获取对应的测量序列。5.根据权利要求4所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑道勤，王侃，威驰军博，周福江，
申请(专利权)人：重庆中科摇橹船信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：