本技术提供一种基于点云信息的螺柱检测方法,利用三维视觉传感器获取底面及螺柱侧表面点云,对螺柱侧表面点云进行预处理,剔除杂点,获取处理后的点云中各点的法向量;利用法向量计算余弦相似度,剔除非内外径上的螺纹点;利用所有内螺纹点、外螺纹点拟合圆柱,获取螺柱中轴线;计算中轴线与底面的夹角及交点坐标,作为螺柱位姿信息,本发明方法直接利用内螺纹点和外螺纹点拟合中轴线,计算准确、耗时短,此外,通过对点云的预处理,将点云中的噪声、杂点剔除,进一步保障了拟合结果的有效性,具有自动化程度高、抗干扰性强的特点。
背景技术
在制造领域及建筑领域中螺柱或含有螺纹特征的连接件应用非常广泛,但由于安装误差、制造误差等因素影响,导致螺柱的实际安装位置(与底面交点坐标)及姿态(与底面夹角)与预设要求有偏差;为此,在精密加工制造领域,需要对固定后螺柱的实际位姿进行检测,以确定螺柱与底面之间的位置、姿态是否达到要求。
当前较为广泛的检测方法,包括:
人工检测:使用套筒套在螺柱上,通过使用百分表、楔形塞尺等工具测量套筒的轴线作为螺柱的轴线。这种方法需要人工安装与拆卸套筒再用工具进行测量,无疑增加了人力成本和时间成本。
结构光测量:利用三维扫描设备获取螺柱点云,利用点云拟合轴线,从而计算出螺柱的位姿,但该方法在实际应用中存在两个问题:
其一是金属螺柱自身存在强烈反光,反光处不可避免的出现大量噪声,点云中存在很多噪声点,影响计算精度;
其二是直接利用点云拟合螺柱,得出的轴线并不准确,散布在内螺纹、外螺纹之间的点云,其实降低了螺柱的拟合精度,专利文献:CN110411341A提供了一种含螺纹目标物的位姿计算方法,其分别利用螺柱的内螺纹点、外螺纹点拟合圆柱、获取中轴线,再将外螺纹点拟合出的中轴线记为最终轴线,该方法在拟合螺柱时摒除了散布在内螺纹、外螺纹之间的点云,提高了中轴线的获取精度;但是存在以下问题:其通过设置剖面、将点云平面投影的方式获取平面点,再进行插值拟合获得基准曲线再进行最小二乘移动计算点云姿态从而计算外径和内径点,当设置剖面多时,计算量大、速度慢,设置剖面少,则精度下降,内外径的点云分割精度依赖于初始拟合圆柱中轴线的准确度和基准曲线的拟合精度,干扰因素多,计算量大。
实现思路