[发明专利]一种筒形零件内壁缺陷尺寸三维测量系统及其测量方法

说明书

本发明公开了一种筒形零件内壁缺陷尺寸三维测量系统，稳定测量平台上设置多自由度位移机构、零件固定台和观测结构支撑架；在观测结构支撑架上设置观测机构，观测机构上设置观测模组和测量传感器；筒形零件固定在零件固定台上。本发明还公开了该三维测量系统的测量方法。采用上述技术方案，采用非接触式测量，降低传统接触式测量仪器本身存在制造误差、人为因素的读数误差；基于RANSAC算法进行模型拟合，鲁棒性强，效率更高；采用高精度多角度位移驱动、实现垂直升降及360°全方位感性式触发，一体式自动执行，提高工作效率。

技术领域

本发明属于制造业的产品自动化检测的技术领域。更具体地，本发明涉及一种筒形零件内壁缺陷尺寸三维测量系统。本发明还涉及该三维测量系统的测量方法。

背景技术

目前，关于圆筒状零件内壁形貌测量与检测可以分为接触式检测和非接触式检测。接触式检测虽然测量精度高，但效率低，而且容易对工件内表面造成一定程度的损坏。对于受限空间的零件的检测更是难以达到其内部，在应用上具有一定的局限性，给测量内壁完整形貌和获取高精度的表面尺寸数据带了极大的困难。非接触式检测，现在被广泛应用，借助结构光视觉系统可以完成接触式检测不易解决的场景，而且伴随三维技术和机器学习技术的日新月益，更是达到高精度的检测效果。

检索到相关的现有技术文献：

1、论文：基于激光超声可视化的厚壁管内壁缺陷无损检测(《激光与光电子学进展》，2021年第58卷第6期)，其技术方案是：采用一种斜入射纵波探头在管内壁上形成爬波，以达到检测厚壁管内壁缺陷的目的。首先采用有限元方法模拟斜入射纵波在内壁上形成爬波的过程；然后使用激光超声可视化技术观察爬波在内壁上的形成过程，以验证有限元仿真的结果；最后通过超声波探伤仪连接研制的爬波探头，得到爬波在内壁人工缺陷上的反射信号。实验结果表明，超声纵波在管内壁上发生模态转换形成爬波，而爬波能量和纵波的入射角有关；探头和缺陷之间的距离影响着缺陷反射信号的幅值和出现时间；纵波在内壁上只是部分转换为爬波，还存在其他模态的超声波。试制的爬波探头可有效地检测厚壁管的内壁缺陷，为保障厚壁管的运行安全提供有效的无损检测方法。

2、论文：主动热激励式红外热成像管道缺陷深度检测(《光学学报》，2018年第38卷第9期)，其技术方案是：针对管道内壁缺陷深度检测的问题，建立了一种基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法；阐述了红外热成像管道缺陷深度检测的机理，针对埋地管道检测对热激励的特殊要求，设计了参数可调控的电涡流热激励实验装置，按照管道内壁形状制作了检测试件，通过基于电涡流的主动热激励实验，分析了谐振频率、提离高度、输入电功率这3个重要参数对热激励效率的影响，并得出它们的优化值；在此基础上，对预先设计带有不同深度缺陷的检测试件进行主动热激励，并获取其红外热图像，通过分析热图像数据发现，缺陷与非缺陷区域间灰度均值的差值随缺陷深度的变化而变化，一在定条件下二者呈单值对应关系，且具有较好的线性度；利用这一规律，通过实验数据拟合建立了槽形缺陷和圆形缺陷的深度检测模型，实验测试显示所建立的模型具有一定的检测精度；研究结果表明：在优化的电涡流主动热激励条件下，可以通过红外热图像计算出缺陷深度，所提出的基于电涡流主动热激励的红外热成像管道缺陷深度检测方法具有可行性。

现有技术及其存在的技术问题：

工件产品缺陷检测现在大多采用视觉检测系统的实时图像处理及识别的算法，包括噪声去除，图像分割，边缘检测及各种参数的提取。针对特定工件的结构特点，设计适合检测环境的检测算法，达到实现特定工件表面缺陷检测的精确定位、测量以及缺陷识别，提高在线检测的处理速度和检测精度，降低检测系统的误判率，相较于图像处理方法，三维形貌信息的流失，对于分析结果和准确性以及外界环境变化扰动影响较大，而且易误检。

发明内容

本发明提供一种筒形零件内壁缺陷尺寸三维测量系统，其目的是在不接触工件表面的情况下对其内壁缺陷尺寸进行测量，并判断工件是否合格。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：