[发明专利]一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统及方法，涉及三维检测领域，所述系统包括卡片式电脑、触摸屏、图像采集装置、主动光投射装置、电路控制装置和供电装置；所述方法基于三维视觉检测技术，借助主动光投射装置，对船舶曲板肋位线进行扫描，通过对图像采集装置采集的图像进行处理和船舶曲板理论模型进行解析，提取曲板肋位线处的测量点云和理论点云，通过自动识别特征点三维变换算法和ICP配准算法对测量点云和理论点云进行配准，最后利用偏差计算技术得到曲板肋位线处的成形偏差，并通过报表显示。本发明与传统的三角样板手工对样检测方法相比，具有检测效率和精度高、检测结果可量化、便携、操作简单，大幅度降低了检测成本。

技术领域

本发明涉及船舶制造、三维检测领域，具体地，涉及一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统及方法。

背景技术

金属板材的成形和加工在航空、航天、汽车、船舶及民用工业中占有相当重要的比例。近年来，随着航空、航天、海运、高速铁路、化工以及城市建筑等行业的发展，对其需求也在不断增加。先进的加工制造和检测技术，在舰船的外板、飞机和航天器的蒙皮、车辆、大型容器和城市雕塑的覆盖件等三维曲面板制品的修造中有着广阔的应用前景，并将产生巨大的经济效益和社会效益。

目前在船体建造过程中，钢板弯曲加工之前的船体设计、放样、展开、号料、切割均实现了计算机化，其后的装配、焊接均实现了机械化和流水线化，只有钢板加工和检测环节仍靠手工，因此这已成了制约造船生产率提高的瓶颈。

目前船厂对船舶曲板的检测，除了具有严重双曲度的外板采用样箱之外，一般采用三角样板手工对样方法。虽然这种方法作为传统检测方法具有适应能力强等特点，但该方法存在一些明显的缺点：1、检测精度低，曲板成形精度难以保证；2、整个过程对工人的技术水平要求较高，劳动强度大，检测效率低；3、需要制作大量的三角样板，浪费木材、增加成本；4、无法形成定量的检测结果，从而无法提供准确的检测数据和评价标准，缺少检测规范。

国内的主要研究结构如上海交通大学，广船国际，大连理工大学，大连船舶重工等，对于船舶曲板成形的检验进行了广泛的研究，主要是曲面整体建模。优点是可以直观地看出整个曲面的形状。

三维视觉检测技术由于其具有非接触、速度快、精度高等优点已广泛应用于工业检测领域，但由于船舶曲板尺寸大、曲率小、批量小以及加工现场环境复杂等原因，应用于船舶行业的三维视觉检测技术很少。随着近年来三维检测技术的发展，尤其是图像采集设备等硬件设备生产技术的提高，为船板成形的三维视觉检测奠定了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统和方法，以代替传统三角样板手工对样检测，缩短曲板的成形加工周期，提高成形质量，改善加工条件和降低生产成本。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种船舶曲板成形便携式三维视觉检测系统，包括检测装置上部、触摸屏、检测装置下部和手柄；

所述检测装置上部和检测装置下部通过螺钉连接；

所述手柄安装在所述检测装置下部的侧面上；

所述触摸屏内嵌在所述检测装置上部；

所述检测装置下部内设置有主动光投射装置、图像采集装置、供电装置、卡片式计算机和电路控制装置；其中，所述主动光投射装置发出的主动光形成光平面；所述图像采集装置采集曲板上光平面与肋位线重合的图像，并通过数据线与所述卡片式计算机进行数据通讯，完成采集数据的传输任务；所述供电装置，为整个检测设备提供电源；所述卡片式计算机与所述触摸屏实现显示和触摸信号的传输，所述卡片式计算机对所述图像采集装置采集的图像进行处理，获得曲板的三维点云，并通过所述触摸屏显示出来；所述电路控制装置上面集成所述主动光投射装置的驱动电路和所述供电装置的电压转换电路。