[发明专利]机械手超声无损检测中被测件装卡偏差的修正方法及系统

说明书

本发明涉及一种机械手超声无损检测中被测件装卡偏差的修正方法及系统，该方法基于超声测距原理，获取编程轨迹中被测件在设定装卡位姿下的点云数据，生成模型点云集；装卡被测件后，通过超声波测量被测件在装卡位姿下的点云数据，生成测量点云集；将所述模型点云集与所述测量点云集，进行匹配计算，获得被测件装卡位姿与所述编程轨迹中设定装卡位姿之间的偏差；即得到实际装卡位姿与设定装卡位姿之间的偏差，进而修正偏差，可以解决由于实际装卡位姿偏差而影响最终检测效果的问题，使扫查轨迹符合实际检测要求，保证好的检测效果。

技术领域

本发明涉及超声无损检测和工业机器人应用领域，特别涉及一种机械手超声无损检测中被测件装卡偏差的修正方法。

背景技术

超声无损检测是一种利用超声传播原理检测材料内部缺陷的方法，主要用于新产品质量检测以及在役产品寿命评估。脉冲反射法是超声无损检测中应用较早的一种检测方法，该方法根据超声反射波的时域波形判断材料内部缺陷。将工业机器人应用于超声无损检测系统作为扫查运动装置可以解决人工成本高、效率低、工作单调等问题，特别适合制造领域内对航空发动机叶片、汽车轮毂等复杂构件的自动化无损检测。

根据超声传播原理，超声扫查成像检测必须满足两项要求：(1)超声探头前端始终与被测件表面保持等距；(2)超声探头发射的声束始终沿被测件表面法向入射。采用机械手实现自动化扫查，对复杂构件进行扫查成像检测时，机械手的运动轨迹是根据预先设定的被测件装卡位姿，并考虑上述超声探头与被测件表面间的两项约束要求，然后基于被测件几何模型计算出来的，这一过程称为扫查轨迹规划，生成的扫查轨迹称为编程轨迹。若被测件的实际装卡位姿与轨迹规划时预先设定的装卡位姿一致，则能保证正确的约束关系，获得好的检测效果；相反，若实际装卡位姿与预先设定的装卡位姿之间存在偏差，则无法保证正确的约束关系，难以获得好的检测效果。航空发动机叶片等面型复杂的构件由于缺少装卡定位结构，实际装卡位姿难以与轨迹规划时的设定装卡位姿保持一致，需要进行偏差修正。

发明内容

鉴于上述问题，本发明利用超声测距原理对装卡偏差做修正，可以解决由于实际装卡位姿偏差而影响最终检测效果的问题，提出了一种机械手超声无损检测中被测件装卡偏差的修正方法及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种机械手超声无损检测中被测件装卡偏差的修正方法，包括：

获取编程轨迹中被测件在设定装卡位姿下的点云数据，生成模型点云集；

装卡被测件后，通过超声波测量被测件在装卡位姿下的点云数据，生成测量点云集；

将所述模型点云集与所述测量点云集，进行匹配计算，获得被测件装卡位姿与所述编程轨迹中设定装卡位姿之间的偏差；

修正所述被测件装卡位姿与所述编程轨迹中设定装卡位姿之间的偏差。

在一个实施例中，将所述模型点云集与所述测量点云集，进行匹配计算，获得被测件装卡位姿与所述编程轨迹中设定装卡位姿之间的偏差，包括：

分别计算所述模型点云集和所述测量点云集中每个点在其邻域内的法向量；

在所述测量点云集中随机选择m个非边界点，计算所述m个非边界点的邻近法向量角特征描述子；

计算所述模型点云集中所有非边界点的邻近法向量特征描述子；

将所述测量点云集中随机选择的每个非边界点，在所述模型点云集中匹配与之邻近法向量特征描述子相等或接近的点，确定m个邻近法向量特征描述子相等或接近的点对；

根据所述相等或接近的点对，计算获得所述模型点云集与所述测量点云集之间的偏差。

在一个实施例中，所述每个点在其邻域内的法向量，通过以下步骤获得：