专利名称：薄壁冲压件厚度变化激光检测方法
技术领域：
本发明涉及薄壁冲压产品质量检测领域，尤其涉及薄壁冲压件厚度变化激光检测方法。
背景技术：
随着对产品结构轻量化以及外形美观的日趋要求，越来越多的复杂曲面在覆盖件、薄壁件等冲压件的生产中涌现。由于该类零件的几何形状较为复杂，除了对其精度要求较高外，厚度应保持均匀，因此，需要对成型后的冲压零件进行全面的厚度变化检測。目前该类零件的检测技术尚在发展中，主要是因为以下几点エ件外形轮廓为复杂的自由曲面、不规则，定位、支承、检测较困难；薄壁エ件刚性一般较差，运用接触式測量，容易因变形引起误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄壁冲压件厚度变化激光检测方法，以解决对薄壁冲压件的厚度測量易引起其变形的问题。为了解决上述问题，本发明的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法采用以下技术方案薄壁冲压件厚度变化激光检测方法，包括以下步骤包括以下步骤1)将薄壁冲压件固定立设于一水平測量台上，在測量台上于薄壁冲压件的内、外两侧分设三个球心不共线的基准球以作为定位基准；2)通过激光測量系统扫描薄壁冲压件的内、外表面并得到对应的点云数据；3)去除步骤2)得到的各点云数据中的噪音点首先通过肉眼识别去除可见异常点和散乱点，然后运用弦高差连接检查点和前后两点，计算检查点到连线，即弦的距离，若该距离大于允许值，则视为噪音点并去除，所述允许值根据测量对象的精度要求设定；4)对各个经过除噪音点的点云数据进行坐标系融合利用CATIA中的点云对齐功能，以三个基准球点云为匹配基准，通过将三个基准球点云移动对齐，求出它们之间的平移矩阵和旋转矩阵，将所有的点云数据用统一的坐标系来描述，从而实现坐标系的融合及对应于薄壁冲压件的内、外表面的两个点云数据的对齐，进而构成整个薄壁冲压件的点云数据模型；5)通过CATIA根据步骤4)中得到的点云数据模型检测薄壁冲压件的厚度选取薄壁冲压件点云的外表面上一点为參考点，在參考点处沿薄壁冲压件点云的外表面的法线方向做平面，计算出做出的平面和薄壁冲压件的内、外表面云点之间的交线，沿薄壁冲压件点云外表面在參考点处的法线方向将參考点投影到以上计算出的与内表面的交线上，投影点与參考点间的距离即薄壁件上该点的厚度大小。步骤2)中对薄壁冲压件进行扫描时着色滲透探伤剂对其表面进行喷涂着色处理。由于本发明的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法是采用激光测量系统及CATIA软件对薄壁冲压件的厚度进行检測，因此整个检测过程无需接触薄壁冲压件，由此便从根本上避免了传统接触式检测中出现了引起薄壁冲压件变形的问题的发生，解决了对薄壁冲压件的厚度測量易引起其变形的问题；另外，对于复杂的大型薄壁冲压件，运用非接触式激光扫描测量，能精确和清晰测量复杂薄壁冲压件的特征，从多个角度測量复杂薄壁冲压件，解决了测量死角问题。
图I是本发明的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法的实施例I中的基准球安装示意 图2是本发明的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法的实施例I中的坐标系融合的原理
图3是图I中的薄壁冲压件的结构示意图。
具体实施方式
本发明的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法的实施例1，包括以下步骤1)将薄壁冲压件I固定立设于一水平測量台上，在測量台上于薄壁冲压件的内、外两侧分设三个球心不共线的基准球以作为定位基准；三个基准球3通过对应的立柱固定在測量台2上，如图I所示；2)通过激光測量系统从不同视角下扫描薄壁冲压件并得到对应的点云数据，由于本实施例中测量的薄壁冲压件外形尺寸较大，不能够一次完成扫描，需分多次扫描，测量过程中各基准球3与薄壁冲压件I的相对位置不变，本实施例中，对薄壁冲压件I的扫描通过Iecia激光扫描系统完成,扫描时,周围环境中的光照应均勻，薄壁冲压件I的顔色与周围环境中的其它物体之间应有反差，且保证薄壁冲压件I的表面不反光，不能满足上述要求吋，采用着色滲透探伤剂对薄壁冲压件的表面进行喷涂着色处理，喷涂时应保证涂层的均匀；3)去除步骤2)得到的各点云数据中的噪音点扫描过程中由于扫描设备精度、操作者经验、被测薄壁冲压件表面质量、环境因素等的影响，容易产生ー些噪音点(測量误差点)，应将其剔除，本实施例中采用以下方法对噪点进行判断首先通过肉眼识别去除可见异常点和散乱点，然后运用弦高差连接检查点和前后两点，计算检查点到连线，即弦的距离，若该距离大于允许值，则视为噪音点并去除，所述允许值根据测量对象的精度要求设定；4)对各个不同视角下的点云数据进行坐标系融合利用CATIA中的点云对齐功能，以三个基准球点云为匹配基准，通过将三个基准球点云移动对齐，求出它们之间的平移矩阵和旋转矩阵，将所有的点云数据用统一的坐标系来描述，从而实现坐标系的融合及对应于薄壁冲压件的内、外表面的两个点云数据的对齐，进而构成整个薄壁冲压件的点云数据模型；坐标系融合的具体过程如下如图2所示，①变换pi到ρΓ ;②变换p2-pl到ρ2’-ρΓ (只考虑方向)；③变换包含三点pl、p2与ρ3的平面到包含pl’、p2’与ρ3’的平面；5)通过CATIA根据步骤4)中得到的点云数据模型检测薄壁冲压件的厚度选取薄壁冲压件点云的外表面上一点为參考点，在參考点处沿薄壁冲压件点云的外表面的法线方向做平面，计算出做出的平面和薄壁冲压件的内、外表面云点之间的交线，沿薄壁冲压件点云外表面在參考点处的法线方向将參考点投影到以上计算出的与内表面的交线上，投影点与參考点间的距离即薄壁件上该点的厚度大小b，两条交线之间的距离变化即薄壁冲压件厚度变化情况，如图3所示。
权利要求
1.薄壁冲压件厚度变化激光检测方法，其特征在于，包括以下步骤1)将薄壁冲压件固定立设于一水平测量台上，在测量台上于薄壁冲压件的内、外两侧分设三个球心不共线的基准球以作为定位基准；2)通过激光测量系统扫描薄壁冲压件的内、外表面并得到对应的点云数据；3)去除步骤2)得到的各点云数据中的噪音点首先通过肉眼识别去除可见异常点和散乱点，然后运用弦高差连接检查点和前后两点，计算检查点到连线，即弦的距离，若该距离大于允许值，则视为噪音点并去除，所述允许值根据测量对象的精度要求设定；4)对各个经过除噪音点的点云数据进行坐标系融合利用CATIA中的点云对齐功能，以三个基准球点云为匹配基准，通过将三个基准球点云移动对齐，求出它们之间的平移矩阵和旋转矩阵，将所有的点云数据用统一的坐标系来描述，从而实现坐标系的融合及对应于薄壁冲压件的内、外表面的两个点云数据的对齐，进而构成整个薄壁冲压件的点云数据模型；5)通过CATIA根据步骤4)中得到的点云数据模型检测薄壁冲压件的厚度选取薄壁冲压件点云的外表面上一点为参考点，在参考点处沿薄壁冲压件点云的外表面的法线方向做平面，计算出做出的平面和薄壁冲压件的内、外表面云点之间的交线，沿薄壁冲压件点云外表面在参考点处的法线方向将参考点投影到以上计算出的与内表面的交线上，投影点与参考点间的距离即薄壁件上该点的厚度大小。
2.根据权利要求I所述的薄壁冲压件厚度变化激光检测方法，其特征在于，步骤2)中对薄壁冲压件进行扫描时着色渗透探伤剂对其表面进行喷涂着色处理。
全文摘要
本发明涉及薄壁冲压件厚度变化激光检测方法，包括以下步骤1)将薄壁冲压件固定立设于一水平测量台上，在测量台上于薄壁冲压件的内、外两侧分设三个球心不共线的基准球以作为定位基准；2)通过激光测量系统扫描薄壁冲压件的内、外表面并得到对应的点云数据；3)去除步骤2)得到的各点云数据中的噪音点；4)对各个点云数据进行坐标系融合；5)通过CATIA根据步骤4)中得到的点云数据模型检测薄壁冲压件的厚度；整个检测过程无需接触薄壁冲压件，由此便从根本上避免了传统接触式检测中出现了引起薄壁冲压件变形的问题的发生，解决了对薄壁冲压件的厚度测量易引起其变形的问题。
文档编号G01B11/06GK102679891SQ20121001064
公开日2012年9月19日 申请日期2012年1月15日 优先权日2012年1月15日
发明者张武果, 李波音, 梁国利, 段明德, 胡伟齐 申请人:河南科技大学