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原文传递基于3D成像的球体表面缺陷检测方法和检测系统

专利名称：	基于3D成像的球体表面缺陷检测方法和检测系统
摘要：	本发明提供一种基于3D成像的球体表面缺陷检测方法和检测系统，其中所述检测方法包括如下步骤：（a）扫描待测球体的上半球表面和下半球表面，以获取到对应所述待测球体的上半球3D深度图像和下半球3D深度图像；（b）基于获取的所述上半球3D深度图像和所述下半球3D深度图像拼接得到对应于待测球体的3D点云模型；以及（c）结合拼接前的3D点云图像和拼接后的点云模型判断待测球体表面是否存在缺陷。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	汇鼎智联装备科技(江苏)有限公司
发明人：	徐健;刘大双;陆振;王迎春;史文杰;周美兰
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-23T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311369143.5
公开号：	CN117110319A
代理机构：	北京方迪誉诚专利代理有限公司
代理人：	房凯;邓斐
分类号：	G01N21/95;G01N21/88;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/95;G01N21/88
申请人地址：	224008 江苏省盐城市盐南高新区新河街道办事处新园路100号
主权项：	1.一种基于3D成像的球体表面缺陷检测方法，其特征在于，其中所述检测方法包括如下步骤：（a）扫描待测球体的上半球表面和下半球表面，以获取到对应所述待测球体的上半球3D深度图像和下半球3D深度图像；（b）基于获取的所述上半球3D深度图像和所述下半球3D深度图像拼接得到对应于待测球体的3D点云模型；以及（c）结合拼接前的3D点云图像和拼接后的点云模型判断待测球体表面是否存在缺陷。 2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（a）中，通过3D相机拍摄待测球体的上半球表面，其中3D相机的扫描视野覆盖所述待测球体的整个半球，并且在采集三维信息的过程中，待测球体需要沿着过球心的旋转轴做自转运动，以获取所述上半球3D点云图像和所述下半球3D点云图像。 3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（a）中，在第一检测工位上采集完待测球体三维信息后，上下地翻转所述待测球体，并输送至第二检测工位，以完成下半部分三维信息的获取。 4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法的步骤（b）进一步包括如下步骤：（b.1）将获取的上半球3D深度图像和所述下半球3D深度图像转化为对应的多片3D点云图像；和（b.2）基于第一片3D点云图像位置移动其它3D点云图像，以实现3D点云图像的拼接。 5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（b.2）中，整理第一片3D点云图像的起止点坐标，并将该坐标平移到整体图像的理论位置。 6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（b.2）中，对第一片3D点云图像和其它点云图像进行平移匹配和角度差计算，根据计算结果将剩余其它3D点云图像旋转一定角度完成3D点云的拼接。 7.根据权利要求1至6任一所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法的步骤（c）进一步包括如下步骤：（c.1）在拼接前的3D点云图像中抓取异于周围深度的疑似点，经过坐标转换后将该疑似点定位到拼接后的3D点云图像中；（c.2）在疑似点的周围选取特定范围的像素区域，对该区域构建空间平面，将疑似点投影到该空间平面得到投影点，其中投影点与原疑似点构成检测向量；以及（c.3）计算疑似点的法向量与检测向量的夹角，当夹角小于90°时，判断为凹陷面，反之则为凸面。 8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在疑似点的周围选取100x100的像素区域。 9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（c.1）中，粗略获取疑似点，其中该步骤进一步包括：（c.1.1）基于3D点云数据拟合理论球体，并获取球心和半径R；（c.1.2）计算3D点云上每个点到拟合球心的距离d；以及（c.1.3）距离d与半径R相比， \|d-R\|>thresh的全部列为疑似点。 10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（c）中，对疑似点进行过滤判断，其中将疑似点连接成片，并计算其面积，过滤掉面积小的疑似点；对于面积大的疑似点，如果\|d-R\|平缓过度的区域属于球度不好，但非磕碰划痕，也进行过滤。 11.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，在所述检测方法的步骤（c）中，统计法向量的梯度，梯度小则为平缓，否则识别为磕碰划痕。 12.基于3D成像的球体表面缺陷检测系统，其特征在于，其中所述检测系统包括：第一检测工位、第二检测工位、第一扫描机构、第二扫描机构、翻转输送机构以及处理器，其中待测球体可被放置在所述第一检测工位和所述第二检测工位，所述翻转输送机构用于将待测球体从所述第一检测工位翻转并运送至所述第二检测工位，所述第一扫描机构用于获取所述待测球体的上半球深度图像，所述第二扫描机构用于获取所述待测球体的下半球深度图像，所述处理器将所述第一扫描机构和所述第二扫描机构获取的深度图像拼接成对应于待测球体的球体3D点云模型；并结合所述球体点云模型判断是否存在凹凸缺陷。 13.根据权利要求12所述的检测系统，其特征在于，所述第一扫描机构和所述第二扫描机构具有中心扫描轴线，其中所述第一扫描机构和所述第二扫描机构倾斜45°安装在所述第一检测工位和所述第二检测工位的一侧。 14.根据权利要求13所述的检测系统，其特征在于，所述第一检测工位和所述第二检测工位可沿一个中心轴线旋转运动，所述第一检测工位和所述第二检测工位承载着待测球体沿着过球心的旋转轴做自转运动。 15.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述处理器包括信息转化单元、点云拼接单元以及缺陷检测单元，其中所述信息转化单元将所述第一扫描机构和所述第二扫描机构扫描得到的半球图像转化为对应的上半球3D点云图像和下半球3D点云图像；所述点云拼接单元对所述上半球3D点云图像和所述下半球3D点云图像进行整理和拼接，得到对应于待测球体的点云模型；所述缺陷检测单元结合拼接前和拼接后的点云图像判断是否存在凹凸缺陷。
所属类别：	发明专利