用于自由曲面内区域缝隙尺寸的快速检测系统-计量学报.pdf

第３９卷　第６Ａ期 计　　　 量　　　学　　　报 　Ｖｏｌ．３９，№６Ａ ２０１８年　１２月 ＡＣＴＡ　ＭＥＴＲＯＬＯＧＩＣＡ　ＳＩＮＩＣＡ 　 Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２０１８ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１１５８．２０１８．ｚ１．０８ 用于自由曲面内区域缝隙尺寸的快速检测系统 周　森，　徐　健，　陶　磊，　颜　宇，　蒋　聪，　钟　华 （重庆市计量质量检测研究院，重庆 ４０１１２１） 摘要：针对自由曲面内区域缝隙的三维几何特征，建立了将三维激光扫描技术与虚拟环境引导定位结合的缝 隙尺寸快速测量系统。该系统基于已获取的缝隙截面的关键特征点来约束线激光传感器的扫描视角和扫描深度， 逐步调整实现区域缝隙轮廓的自动采样获取；依据绝对差分值的相对变化量来识别定位关键特征点，并在全局坐 标系下以非线性最小二乘法对其进行拟合处理，实现区域缝隙的形状描述和几何尺寸表达。为验证系统的精度和 可靠性，对具有自由曲线多尺度尺寸特征的缝隙标准件（２００ｍｍ×５０ｍｍ×３２ｍｍ）进行检测，结果显示：系统可在 ６０ｓ内完成该区域缝隙的缝宽、缝深、面差检测，检测分辨力为５ ｍ、检测精度为２５ ｍ；实际运行结果表明：该系统 μ μ 具有高自动性和高效性，能较好地满足在线生产中对自由曲面产品内缝隙尺寸的检测要求。 关键词：计量学；自由曲面；区域缝隙；尺寸测量；激光扫描；自动路径规划 中图分类号：ＴＢ９２　　　　文献标识码：Ａ　　　　文章编号：１０００１１５８（２０１８）６Ａ００３８０７ ＡＲａｐｉｄＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＲａｎｇｅｄＧａｐｓ ｏｎＦｒｅｅｆｏｒｍＳｈａｐｅ ＺＨＯＵＳｅｎ，　ＸＵＪｉａｎ，　ＴＡＯＬｅｉ，　ＹＡＮＹｕ，　ＪＩＡＮＧＣｏｎｇ，　ＺＨＯＮＧＨｕａ （ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙａｎｄＱｕａｌｉｔｙＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０１１２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏ３Ｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｒａｎｇｅｄｇａｐｓｏｎｆｒｅｅｆｏｒｍｓｈａｐｅ，ａｎｏｖｅｌｒａｐｉｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｅａｓｕｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｖｉｒｔｕａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄＢａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆａｃｑｕｉｒｅｄｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｇａｐ，ｔｈｅｖｉｅｗａｎｇｌｅａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｄｅｐｔｈｏｆｌａｓｅｒｓｃａｎｎｅｒｃａｎｂｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｓｔｅｐｂｙｓｔｅｐ，ｔｈｕｓａｕｔｏｍａｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓａｍｐｌｉｎｇｐａｔｈＴｈｅｎ，ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｈａｖｅ ｂｅｅｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄａｎｄｌｏｃａｔｅｄｂｙｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｉｒａｂｓｏｌｕｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｆｉｎｄｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎＩｎｔｈｅｇｌｏｂａｌｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｔｈｅ ｓｈａｐｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｄｒａｎｇｅｄｇａｐｓｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｃｒｉｔｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓｓｅｔｂａｓｅｄｏｎｎｏｎｌｉｎｅａｒｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｍｅｔｈｏｄａｎｄ ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃａｎｂｅａｌｓｏｒｅａｌｔｉｍｅｏｂｔａｉｎｅｄＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎｓｐｅｃｉａｌｇａｐａｒｔｉｆａｃｔ（２００ｍｍ×５０ｍｍ×３２ ｍｍ）ｗｉｔｈｆｒｅｅｆ