【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测，具体涉及一种基于重建后的工件三维模型的工业质检方法、基于重建后的工件三维模型的工业质检系统。
技术介绍
1、在工业质检领域中，为了提高检测效率，可以通过扫描工件表面获取工件点云数据，根据点云数据进行工件三维模型重建，根据重建的三维模型进行质检。
2、现有技术中，大多采用手持式激光扫描仪获取复杂零件表面点云，采用商业软件进行三维模型重建。该方案有两个明显的缺陷：1、手持式扫描仪需要贴相当数量的标签点，且扫描结果不具备零件的位置信息，因为无法确定零件上的那些区域已经扫描过，经常造成零件上很多区域重复扫描，造成扫描点云太过密集，生成文件过大，增加后期处理负担，另外也容易出现部分区域没有扫描到，造成得到的零件模型文件部分区域缺失；2、后期需要在机器人坐标系下进行标定，而且在后期标定时准确性难以保证。
3、相关技术中，为了提高重建效率和准确性，提出一种基于工件的理论模型（例如cad模型，计算机辅助设计模型）生成合适的扫描点，对零件进行扫描和重建，最后获得完整的模型重建的方法。然而，该方式存在以下问题：1、工件的理论模型获取困难，例如工件没有设计模型或碍于保密等原因无法提供；2、待重建工件存在磨损、缺失、变形等情况下，采用理论模型对零件进行重建，导致重建模型与当前模型不匹配；3、对于不同类型的零件模型需要重新生成扫描的方法，不具有通用性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的第一个目的在于提出一种基于重建后的工件三维模型的工业质检方法。
2、本专利技术的第二个目的在于提出一种基于重建后的工件三维模型的工业质检系统。
3、本专利技术采用的技术方案如下：
4、本专利技术第一方面的实施例提出了一种基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，基于拍摄装置进行工件三维模型重建，所述拍摄装置包括：机械臂、点云获取装置和旋转载台，所述点云获取装置安装在所述机械臂的末端，所述工件置于所述旋转载台上，所述方法包括以下步骤：对所述点云获取装置和所述机械臂进行手眼标定，对所述机械臂与旋转载台上进行标定；根据工件位置获取初始位置，控制点云获取装置对所述初始位置进行扫描，根据初始位置的点云数据获取点云质心，根据所述点云质心更新扫描位姿；控制所述点云获取装置对所述工件在不同高度上进行面片扫描；通过比较当前高度上相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查，根据增长性检查结果切换所述点云获取装置的扫描模式，所述扫描模式包括：预测扫描模式和边缘扫描模式；对扫描结果进行水平闭环检查和高度判断；如果扫描数据实现闭环且扫描高度到达工件的顶部位置，则控制所述点云获取装置以顶部扫描模式对工件进行扫描；根据标定结果和迭代最近点算法，对所述点云获取装置获取的点云面片数据进行拼接；对拼接后的点云面片数据进行缺失点检查；对所述缺失点进行补偿；缺失点补偿结束，存储点云面片数据，根据存储的点云面片数据进行工件三维模型重建，根据重建后的工件三维模型进行工业质检。
5、本专利技术上述提出的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法还可以具有如下附加技术特征：
6、根据本专利技术的一个实施例，在通过比较相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查之前，还包括：对所述点云获取装置获取的点云面片数据行质量检查；如果质量检查不通过，则调整所述点云获取装置的位姿、曝光参数，直至所述点云面片数据质量检查通过。
7、根据本专利技术的一个实施例，通过比较当前高度上相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查，根据增长性检查结果切换所述点云获取装置的扫描模式，具体包括：计算当前高度上相邻两片点云面片数据的公有部分占新扫描位置的点云面片数据的百分比；如果所述百分比大于第一预设阈值，则切换所述点云获取装置的扫描模式。
8、根据本专利技术的一个实施例，所述点云获取装置工以预测扫描模式对工件进行扫描时：
9、获取当前点云面片数据的数据点集p，在点云获取装置的坐标系下，根据点云的分辨率，将当前点云面片数据的数据点集p划分为n条数据线；将每条数据线拟合成对应的二次曲线，并向点云获取装置所在坐标系的某一方向延伸 fov_length/2的距离，以得到预测点集q，其中，fov_length为点云获取装置拍摄矩形块的长度范围；从当前点云面片数据的数据点集p中获取与所述预测点集q相邻fov_length/2的数据点，将该数据点与所述预测点集q组合生成新的数据面片点集q1；计算所述新的数据面片点集q1的点云的质心，作为点云获取装置扫描的中心点；计算所述新的数据面片点集q1每个点的法向量的算术平均，得到平均点云法向量作为点云获取装置扫描的姿态。
10、根据本专利技术的一个实施例，所述点云获取装置以边缘扫描模式对工件进行扫描时：获取上一次点云获取装置的扫描位置；选择预测方向上的边界点中心点k作为新扫描位置，并保持扫描的姿势不变，根据扫描位置和所述边界点中心点k计算新扫描位置和上一次扫描位置的转换关系；获取机械臂末端绕旋转轴旋转任意角度θ的转换方程；根据、和获取点云获取装置新的扫描点位。
11、根据本专利技术的一个实施例，所述点云获取装置以顶部扫描模式对工件进行扫描时，获取点云获取装置上一轮扫描时的扫描位置，将向上平移fov_width/2的高度，同时将点云获取装置的姿态绕y轴向下偏转预设角度，获取旋转后的点云获取装置的位姿；根据和获取顶部的扫描位姿。
12、根据本专利技术的一个实施例，对拼接后的点云面片数据进行缺失点检查，具体包括：将拼接后的点云面片数据进行滤波；根据滤波后的点云面片数据建立k-d树，搜索每个点在预设半径内的其他点作为邻居点，并记录邻居点的数量；根据邻居点的数量对点云面片数据进行顺序排序后，将排名前20%的点取出，作为缺失点。
13、根据本专利技术的一个实施例，对所述缺失点进行补偿，具体包括：对缺失点做基于欧式距离的聚类，将位置近似的点作为同一类；将每一类点云的质心点作为补偿扫描位置；计算聚类中每个点的法向量做算术平均，得到平均点云法向量，将所述平均点云法向量作为补偿扫描方向；根据所述补偿扫描位置和所述扫描方向对所述缺失点进行补偿。
14、根据本专利技术的一个实施例，所述点云获取装置为面3d（三维）扫描仪。
15、本专利技术第二方面的实施例提出了一种基于重建后的工件三维模型的工业质检系统，基于拍摄装置进行工件三维模型重建，所述拍摄装置包括：机械臂、点云获取装置和旋转载台，所述点云获取装置安装在所述机械臂末端，所述工件置于所述旋转载台上，所述系统包括：标定模块，所述标定模块用于对所述点云获取装置和所述机械臂进行手眼标定，对所述机械臂与旋转载台上进行标定；更新模块，所述更新模块用于根据工件位置获取初始位置，控制点云获取装置对所述初始位置进行扫描，根据初始位置的点云数据获取点云质心，根据所述点云质心更新扫描位姿；扫描模块，所述扫描模块用于控制所述点云获取装置对所述工件在不同高度上进行面片扫描；第一切换模块，所述第一切换模块用于通过比较当前高度上相邻两片点云本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，基于拍摄装置进行工件三维模型重建，所述拍摄装置包括：机械臂、点云获取装置和旋转载台，所述点云获取装置安装在所述机械臂的末端，所述工件置于所述旋转载台上，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，在通过比较相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，通过比较当前高度上相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查，根据增长性检查结果切换所述点云获取装置的扫描模式，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，所述点云获取装置工以预测扫描模式对工件进行扫描时：
5.根据权利要求3所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，所述点云获取装置以边缘扫描模式对工件进行扫描时：
6.根据权利要求3所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，所述点云获取装置以顶
7.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，对拼接后的点云面片数据进行缺失点检查，具体包括：
8.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，对所述缺失点进行补偿，具体包括：
9.根据权利要求1-8中任一项所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，所述点云获取装置为面3D扫描仪。
10.一种基于重建后的工件三维模型的工业质检系统，其特征在于，基于拍摄装置进行工件三维模型重建，所述拍摄装置包括：机械臂、点云获取装置和旋转载台，所述点云获取装置安装在所述机械臂末端，所述工件置于所述旋转载台上，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，基于拍摄装置进行工件三维模型重建，所述拍摄装置包括：机械臂、点云获取装置和旋转载台，所述点云获取装置安装在所述机械臂的末端，所述工件置于所述旋转载台上，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，在通过比较相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，通过比较当前高度上相邻两片点云面片数据对扫描结果进行增长性检查，根据增长性检查结果切换所述点云获取装置的扫描模式，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特征在于，所述点云获取装置工以预测扫描模式对工件进行扫描时：
5.根据权利要求3所述的基于重建后的工件三维模型的工业质检方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：马元巍，潘正颐，侯大为，柴文俊，
申请(专利权)人：常州微亿智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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