1.一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统,其特征在于,包括检测装置上部(1)、触摸屏(2)、检测装置下部(3)和手柄(4);所述检测装置上部(1)和检测装置下部(3)通过螺钉连接;所述手柄(4)安装在所述检测装置下部(3)的侧面上;所述触摸屏(2)内嵌在所述检测装置上部(1);所述检测装置下部(3)内设置有主动光投射装置(5)、图像采集装置(6)、供电装置(7)、卡片式计算机(8)和电路控制装置(9);其中,所述主动光投射装置(5)发出的主动光形成光平面(10);所述图像采集装置(6)采集曲板上光平面(10)与肋位线(12)重合的图像,并通过数据线与所述卡片式计算机(8)进行数据通讯,完成采集数据的传输任务;所述供电装置(7)为整个检测设备提供电源;所述卡片式计算机(8)与所述触摸屏(2)实现显示和触摸信号的传输,所述卡片式计算机(8)对所述图像采集装置(6)采集的图像进行处理,获得曲板的三维点云,并通过所述触摸屏(2)显示出来;所述电路控制装置(9)上面集成所述主动光投射装置(5)的驱动电路和所述供电装置(7)的电压转换电路。
2.根据权利要求1所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统,其特征在于,所述主动光投射装置(5)发出主动光形成的所述光平面(10)与所述检测装置下部(3)左侧面平行;所述图像采集装置(6)的轴线与所述图像采集装置(6)中心到所述主动光投射装置(5)中心的连线所成的角度为θ。
3.根据权利要求2所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统,其特征在于,角度为θ为锐角,取值范围为30°~60°。
4.根据权利要求1所述的船舶曲板成形便携式三维检测系统,其特征在于,所述检测装置下部(3)的底面开有散热槽;所述检测装置下部(3)的前侧面有usb数据线的安装孔,usb数据线通过两个螺钉与所述检测装置下部(3)连接;所述检测装置下部(3)的后侧面有所述供电装置开关的安装孔位,供电装置开关与所述检测装置下部(3)过盈配合。
5.根据权利要求1所述的船舶曲板成形便携式三维检测系统,其特征在于,所述主动光投射装置(5)安装在所述检测装置下部(3)内侧的圆柱筒上,所述主动光投射装置(5)与所述圆柱筒过盈配合,所述圆柱筒右边设置有两个加强筋,所述圆柱筒上开有固定螺钉孔。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:检测初始化
包括图像采集装置(6)初始化和主动光投射装置(5)初始化,图像采集装置(6)初始化包括卡片式计算机(8)与图像采集装置(6)连接通信和图像采集装置(6)根据环境的光照条件自动调整;主动光投射装置(5)初始化为卡片式计算机(8)通过电路控制装置(9)与主动光投射装置(5)实现信号传输,检测初始化结束后图像采集装置(6)和主动光投射装置(5)进入到外部检测开始信号触发的等待状态;
步骤二:主动光投射与图像采集同步控制
在获取检测信号后,检测系统进入实际检测流程,首先打开主动光投射装置(5),主动光投射装置(5)投射的主动光会在曲板上形成一条显著的光线,检测时操作人员手持便携式检测设备,使得光平面与待测曲板的基面相垂直,以及将主动光投射装置(5)投射的光线与曲板上标识的肋位线(12)相重合,当光线与曲板肋位线(12)相重合时,图像采集装置(6)自动采集光刀图像;
步骤三:图像处理和点云提取
对步骤二中获取的光刀图像进行处理,精确地提取出曲板上肋位线(12)处三维点云数据,并按照设定的格式输出,在检测系统中重建出所测量的曲板肋位线(12)处的点云;
步骤四:理论数据获取
在检测之前,导入待测曲板的理论cad模型,解析出曲板每一条肋位线(12)的点云数据;当检测系统提取出某一条肋位线(12)的测量点云后,操作人员导入该条肋位线(12)的理论数据,检测系统对该肋位线进行加密重构;
步骤五:点云配准
当完成测量点云的提取和理论点云的重构后,对测量点云和理论点云进行粗配准,再进行icp精配准;
步骤六:偏差计算和显示
对步骤五配准过后的测量点云和理论点云进行偏差计算,将偏差计算的值通过偏差色斑图显示出来,并显示偏差报表。
7.根据权利要求6所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测方法,其特征在于,步骤三)具体步骤包括:
步骤3.1图像处理,采用canny边缘检测算法先提取出图像中曲板的区域,再通过阈值算法和改进的膨胀腐蚀算法,将光条图像阈值处理,得到连续、均匀的光条图像;
步骤3.2光条预处理:采用阈值分割算法提取光刀条纹,在图像宽度方向找到灰度值最大的坐标点ymax,以该点为中心,对该点周围的2k+1个采样点加权求取灰度重心值作为该列的中心,公式如下:
其中:参数gi为灰度值,
步骤3.3点云拟合重构:将提取的点云以x值的大小排列进行有序化,再拟合成nurbs曲线,通过连接点云的起点和终点进行等距取点,计算出新的点,从而对测量点云进行重构。
8.根据权利要求6所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测方法,其特征在于,步骤四)中,曲板的理论cad模型就是曲板加工最后要达到的形状,是通过船舶设计软件tribon得到的。
9.根据权利要求6所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测方法,其特征在于,步骤五)中,测量点云和理论点云的粗配准方法是采用自动识别特征点三维变换算法。
10.根据权利要求6所述的船舶曲板成形便携式三维视觉检测方法,其特征在于,步骤六)中,配准过后的测量点云和理论点云都在x-y平面上,是通过计算相同x轴坐标值下,测量点云y1和理论点云y2值的差d=y1-y2作为偏差结果。