一种零件表面点云数据的获取方法

刘永治 郭忠超 周玲 赵倚林

摘  要： 零件表面的点云数据可用于零件表面的缺陷检测，零件表面缺陷是造成零件生产损失的主要原因之一，因此提出一种基于线激光扫描的零件表面点云数据获取方法。首先对相机进行标定，可用于对相机采集到的图像进行矫正，同时得到相机的内外参数，用于后续图像处理的坐标转换;再利用图像采集系统采集图像，对图像依次进行高斯滤波、图像差分、高斯平滑、条纹中心线提取、坐标转换，得到零件表面的三维点云数据。零件表面的点云数据可用于判断零件表面是否有缺陷存在，从而减少由于缺陷而造成的损失。

关键词： 表面缺陷; 线激光; 坐标转换; 点云数据

中图分类号：TN249          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2021）03-46-03

Method for acquisition of point cloud data on part surface

Liu Yongzhi， Guo Zhongchao， Zhou Ling， Zhao Yilin

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Xi'an Polytechnic University， Xi'an， Shannxi 710600， China）

Abstract： The point cloud data on the surface of part can be used to detect the defects on the surface of the part. The surface defect of part is one of the main reasons for the production loss of parts. Therefore， a method of obtaining the point cloud data on surface of part based on line laser scanning is proposed. Firstly， the camera is calibrated， which can be used to correct the image acquired by the camera， at the same time， the internal and external parameters of the camera are obtained， which can be used for coordinate conversion of subsequent image processing. Then the image is acquired by the image acquisition system， and the image is successively processed by Gaussian filtering， image difference， Gaussian smoothing， stripe centerline extraction and coordinate transformation， so as to obtain the 3D point cloud data on the part surface. The point cloud data on the part surface can be used to judge whether there are defects on the part surface， so as to reduce the loss caused by the defects.

Key words： surface defect; line laser; coordinate conversion; point cloud data

0 引言

中国是世界上的一个制造大国，每天可以生产出大量的工业产品，随着产品的全球用户越来越多，对产品质量的要求越来越严格，生产企业对产品质量的要求也提升到了一个很高的级别[1]。产品除了完整的使用功能，還包括产品质量，如使用者的视觉体验，即表面缺陷[2]。产品在生产以及制造过程中，往往不可避免的会产生表面缺陷，表面缺陷不但会严重影响其美观以及舒适度，而且还会大大影响其使用性能[3]。然而目前的检测方法大多集中在二维视觉检测上，这种检测方法只能得到产品反射回来的亮度信息，根据其亮度信息一般只能得到其轮廓信息，而产品的深度信息大多丢失。一般来说，零件表面缺陷大多数都会有比较明显的三维特征，例如深度信息、高度信息，三维视觉可以直接、方便地获取缺陷的完整信息，并且三维视觉拥有更多的信息量，其中包含有二维信息[4]。……