【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及截面型材构件自动化测量，尤其是指复杂截面型材构件三维测量方法、系统及装置。
技术介绍
1、在汽车制造业中，铝合金型材以其卓越的比强度与比刚度特性，成为车身框架、底盘架构及排气系统等关键部件不可或缺的优选材料。它不仅能够有效承载车辆行驶时遭遇的复杂力学挑战与振动环境，更以其轻质高强特性，为提升汽车整体性能、节能减排贡献了重要力量。然而，铝合金复杂截面型材构件的精准制造与质量控制，直接关联着车辆的安全性、行驶稳定性及乘坐舒适度，其重要性不言而喻。
2、当前，铝合金型材的生产与成形工艺已迈入高度自动化时代，从材料的精准切割、高效冲压、精细折弯到无缝焊接，每一个环节均借助先进的自动化机械设备实现精准操控，显著提升了生产效率与产品质量的稳定性。然而，在这一追求自动化进程中，复杂截面型材构件的尺寸测量环节却显得相对滞后，传统的样板测量法虽在一定程度上满足了基本需求，但其局限性日益凸显：
3、第一，手工操作的介入难以避免地引入了人为误差，无法满足现代汽车制造高精度和自动化的要求。
4、第二，对于不同角度和截面尺寸的铝合金型材需要设计和使用不同尺寸的样板，导致检测成本提高，检测效率大大折扣。
5、第三，样板测量法本质上是一种定性评估手段，难以提供详尽、准确的尺寸参数与精度分析，限制了其在优化生产流程、提升加工精度方面的应用潜力，无法为铝合金型材的生产加工提供强有力的数据支持与反馈机制。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所要解决的技术问
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种复杂截面型材构件三维测量方法，该方法包括以下步骤：
3、s1：获取待测型材表面轮廓的点云数据，对所述点云数据进行预处理，得到目标区域的初始点云数据；
4、s2：基于所述初始点云数据，得到内、外轮廓截面的点云数据，对所述内、外轮廓截面的点云数据进行多次拟合计算，得到待测型材的弯曲角度和曲率半径的实际值；
5、s3：基于待测型材的规格参数，计算所述实际值的误差值，将所述误差值处在误差阈值范围内的型材判定为合格产品；
6、s4：将得到所述实际值的点云数据与待测型材的理论模型进行数模配准，定位存在误差的局部区域，基于所述存在误差的局部区域，指导修正待测型材的生产加工参数；
7、其中，所述规格参数包括待测型材的理论曲率半径、理论弯曲角度、弯曲角度的误差阈值范围和曲率半径的误差阈值范围。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述目标区域的初始点云数据的获取方法为：
9、对所述点云数据进行均匀下采样，得到下采样后的点云数据；
10、对所述下采样后的点云数据进行坐标转换，对转换后的点云数据进行直通滤波，得到目标区域的初始点云数据。
11、在本专利技术的一个实施例中，所述内、外轮廓截面的点云数据的获取方法为：
12、按照指定的高度间隔对所述初始点云数据进行切片，得到多个截面点云数据；
13、对所述截面点云数据进行统计滤波，对统计滤波后的截面点云数据进行聚类分割，得到内、外轮廓截面的点云数据。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述待测型材的弯曲角度和曲率半径的获取方法为：
15、s21：基于所述内、外轮廓截面的点云数据，提取直线部分的点云数据，计算相邻直线段之间的直线夹角，即待测型材的弯曲角度；
16、s22：去除所述内、外轮廓截面的点云数据中的直线部分的点云数据后，得到弯曲部分的点云数据，对所述弯曲部分的点云数据进行多次最小二乘迭代，得到所有符合圆弧特征的样本点以及由这些样本点拟合出的圆弧的曲率半径，即待测型材的曲率半径。
17、在本专利技术的一个实施例中，所述待测型材的弯曲角度的获取方法为：
18、s211：基于所述内、外轮廓截面的点云数据，在点云数据的左侧和右侧各取一定数量的初始点；
19、s212：对每侧选取的初始点随机选取两点作为最小子集，由最小子集构建直线段；
20、s213：计算所有点到所述直线段的距离，将所述距离处在预设距离阈值范围内的点记作所述直线段的内点，并计算内点数量；
21、s214：得到内点数量最多的直线段作为初始拟合直线，计算所有其他点到所述初始拟合直线的距离，将所有距离小于阈值的点保存为一组数据，用这组数据重新最小二乘拟合直线，得到新的初始拟合直线；
22、s215：重复步骤s214，直到小于阈值的点的数量不再发生变化或上次和当前拟合得到的直线方程一样，则停止迭代，得到最终拟合直线，计算最终拟合直线的直线夹角，即待测型材的弯曲角度。
23、在本专利技术的一个实施例中，s4中，定位存在误差的局部区域的方法为：计算配准后的点云与理论模型之间截面的距离，并根据所述距离绘制截面的误差分布云图，基于所述误差分布图定位存在误差的局部区域；其中，所述误差分布云图包括待测型材多个区域的误差分布可视化结果。
24、依托同一专利技术创造，本专利技术还提供了一种复杂截面型材构件三维测量系统，所述复杂截面型材构件三维测量系统用于实现所述的复杂截面型材构件三维测量方法，所述复杂截面型材构件三维测量系统包括以下模块：
25、目标区域的点云数据获取模块，用于获取待测型材表面轮廓的点云数据，对所述点云数据进行预处理，得到目标区域的初始点云数据；
26、待测型材的尺寸参数实际测量值计算模块，用于基于所述初始点云数据，得到内、外轮廓截面的点云数据，对所述内、外轮廓截面的点云数据进行多次拟合计算，得到待测型材的弯曲角度和曲率半径的实际值；
27、产品质检模块，用于基于待测型材的规格参数，计算所述实际值的误差值，将所述误差值处在误差阈值范围内的型材判定为合格产品；其中，所述规格参数包括待测型材的理论曲率半径、理论弯曲角度、弯曲角度的误差阈值范围和曲率半径的误差阈值范围；
28、误差可视化及修正模块，用于将得到所述实际值的点云数据与待测型材的理论模型进行数模配准，定位存在误差的局部区域，基于所述存在误差的局部区域，指导修正待测型材的生产加工参数。
29、本专利技术还提供了一种复杂截面型材构件三维测量装置，包括：扫描单元、主控制单元、从控制单元和所述复杂截面型材构件三维测量系统；其中，所述扫描单元包括直线模组、线激光控制器和与所述线激光控制器连接的线激光传感器组件，所述直线模组连接所述线激光传感器组件，所述线激光控制器连接所述主控制单元；所述复杂截面型材构件三维测量系统存储于所述主控制单元中，所述主控制单元连接所述从控制单元。
30、在本专利技术的一个实施例中，所述线激光传感器组件包括主线激光传感器和副线激光传感器，所述主线激光传感器和所述副线激光传感器分别设置所述直线模组的两侧，并均与所述直线模组连接，所述线激光控制器连接所述主控制单元；
31、所述从控本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述目标区域的初始点云数据的获取方法为：
3.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述内、外轮廓截面的点云数据的获取方法为：
4.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述待测型材的弯曲角度和曲率半径的获取方法为：
5.根据权利要求4所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述待测型材的弯曲角度的获取方法为：
6.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：S4中，定位存在误差的局部区域的方法为：计算配准后的点云与理论模型之间截面的距离，并根据所述距离绘制截面的误差分布云图，基于所述误差分布图定位存在误差的局部区域；其中，所述误差分布云图包括待测型材多个区域的误差分布可视化结果。
7.一种复杂截面型材构件三维测量系统，其特征在于，所述复杂截面型材构件三维测量系统用于实现如权利要求1～6任一项所述的复杂截面
8.一种复杂截面型材构件三维测量装置，其特征在于，包括：扫描单元、主控制单元、从控制单元和如权利要求7所述的复杂截面型材构件三维测量系统；其中，所述扫描单元包括直线模组、线激光控制器和与所述线激光控制器连接的线激光传感器组件，所述直线模组连接所述线激光传感器组件，所述线激光控制器连接所述主控制单元；所述复杂截面型材构件三维测量系统存储于所述主控制单元中，所述主控制单元连接所述从控制单元。
9.根据权利要求8所述的复杂截面型材构件三维测量装置，其特征在于：所述线激光传感器组件包括主线激光传感器和副线激光传感器，所述主线激光传感器和所述副线激光传感器分别设置所述直线模组的两侧，并均与所述直线模组连接，所述线激光控制器连接所述主控制单元；
10.根据权利要求9所述的复杂截面型材构件三维测量装置，其特征在于：所述装置还包括正负限位开关和与所述正负限位开关连接的原点传感器，所述正负限位开关和所述原点传感器均与所述运动控制卡连接，且所述正负限位开关的数量为两个，分别安装在所述直线模组的运动路径的起始位置和终止位置，所述原点传感器安装在所述直线模组的运动路径的起始位置。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述目标区域的初始点云数据的获取方法为：
3.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述内、外轮廓截面的点云数据的获取方法为：
4.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述待测型材的弯曲角度和曲率半径的获取方法为：
5.根据权利要求4所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：所述待测型材的弯曲角度的获取方法为：
6.根据权利要求1所述的复杂截面型材构件三维测量方法，其特征在于：s4中，定位存在误差的局部区域的方法为：计算配准后的点云与理论模型之间截面的距离，并根据所述距离绘制截面的误差分布云图，基于所述误差分布图定位存在误差的局部区域；其中，所述误差分布云图包括待测型材多个区域的误差分布可视化结果。
7.一种复杂截面型材构件三维测量系统，其特征在于，所述复杂截面型材构件三维测量系统用于实现如权利要求1～6任一项所述的复杂截面型材构件三维测量方法，所述复杂截面型材构件...
【专利技术属性】
技术研发人员：王春举，刘宇，贺海东，陈峰，程利冬，陈立国，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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