[发明专利]用于检测表面形貌的方法、设备、介质和系统

说明书

本发明提供了一种用于检测表面形貌的方法、设备、计算机可读存储介质和系统。该方法包括：基于系统的灰度响应曲线产生至少一个彩色多灰度级编码图像，并通过投影设备将该至少一个彩色多灰度级编码图像分别投影到待检测表面；通过至少一个图像采集设备分别获取每个彩色多灰度级编码图像的一个反射图像，并且计算每个反射图像在相应图像采集设备的参考坐标系下的三维坐标以产生用于指示该至少一个彩色多灰度级编码图像的一组点云数据；以及基于该至少一个彩色多灰度级编码图像的一组点云数据确定该待检测表面的形貌特征。

技术领域

本发明涉及工业测量领域，更具体地，涉及一种用于检测表面形貌的方法、设备、计算机可读存储介质和包含该设备的系统。

背景技术

随着制造技术的不断发展和提升，工业产品的表面结构和加工工艺要求呈现出越来越复杂和多样化的趋势。在实际生产过程中，制造手段及加工工艺的优劣是通过检测工件表面质量的特征参数(包括粗糙度、波度、形状误差和尺寸误差等)来衡量的。

表面形貌(Surface Morphology)是描述工件表面的整体微观几何形态，是影响其使用性能，如上漆性、溶油性、耐磨损性、抗腐蚀性及其它产品功能特性的重要因素。在产品的设计和生产过程中，利用数字化手段准确的分析和评定表面形貌是保障产品功能和控制产品质量的前提，是质量管控的重要环节，因而对工件表面进行形貌检测的准确性大大影响着产品出品质量，从而影响产品的使用效果和性能。

传统的表面形貌检测通常对二维形貌信息进行测量和分析。随着高端制造应用水平的不断提高，二维表面形貌信息已经不能满足需要，只有通过对表面三维形貌的精密检测和快速分析才能适应当前高端工业产品的研发、设计和制造需求。由于三维表面形貌测量得到的数据量十分庞大，无论是测量还是计算其表面形貌特征以及之后的表面质量评定都需要耗费大量的运算时间，这在实时性要求较高的工业环境下的现场表面检测应用中是亟待解决的关键难题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于检测表面形貌的方案，其利用光学技术和数字处理技术的结合，实现了非接触式的、快速准确的表面形貌检测，满足了工业现场测量的实时性、大视场和高精度需求。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测表面形貌的方法。该方法包括：基于系统的灰度响应曲线产生至少一个彩色多灰度级编码图像，并通过投影设备将该至少一个彩色多灰度级编码图像分别投影到待检测表面；通过至少一个图像采集设备分别获取每个彩色多灰度级编码图像的一个反射图像，并且计算每个反射图像在相应图像采集设备的参考坐标系下的三维坐标以产生用于指示该至少一个彩色多灰度级编码图像的一组点云数据；以及基于该至少一个彩色多灰度级编码图像的一组点云数据确定该待检测表面的形貌特征。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测表面形貌的设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序代码；以及处理器，其被配置为运行该计算机程序代码，以执行如上所述的方法。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测表面形貌的设备。该设备包括被配置为在加电时执行如上所述的方法的电路单元。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序代码，该计算机程序代码在被运行时执行如上所述的方法。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测表面形貌的系统。该系统包括：如上所述的设备；投影设备，其被配置为在该设备的控制下向该参考平面或该待检测表面投射该参考灰度渐变图像或该彩色多灰度级编码图像；以及该至少一个图像采集设备，其被配置为响应于该投影设备向该参考平面或该待检测表面投射该参考灰度渐变图像或该彩色多灰度级编码图像，接收与该参考灰度渐变图像或该彩色多灰度级编码图像相对应的反射图像并将该反射图像发送给该设备。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的用于检测表面形貌的系统的结构示意图；