本發(fā)明涉及缺陷檢測(cè)，更具體的說(shuō)是涉及一種不連續(xù)幾何面的缺陷識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是在航空航天、精密制造、地質(zhì)勘探以及建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)等行業(yè)中，對(duì)復(fù)雜幾何面的精確測(cè)量及形變監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。這些復(fù)雜幾何面，如航空航天器的外殼、精密機(jī)械部件的表面、地質(zhì)構(gòu)造的起伏以及建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則界面，往往因其凹凸不平的特性導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確區(qū)別不連續(xù)表面與檢測(cè)缺陷而難以通過(guò)傳統(tǒng)方法進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。

2、傳統(tǒng)上，對(duì)于此類(lèi)幾何面的形變監(jiān)測(cè)主要依賴(lài)于實(shí)地測(cè)量手段，如使用高精度激光掃描儀、接觸式測(cè)量?jī)x或全站儀等設(shè)備。然而，這些方法存在顯著的局限性：首先，實(shí)地測(cè)量過(guò)程繁瑣且耗時(shí)，需要大量的人力資源投入，增加了項(xiàng)目成本；其次，測(cè)量精度直接受限于測(cè)量器具的精度水平，對(duì)于微小形變或高精度要求的場(chǎng)景，傳統(tǒng)方法往往難以滿足需求；再者，當(dāng)幾何面發(fā)生意外形變或損傷時(shí)，必須重新進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析，了解損耗的形變精度是否導(dǎo)致出現(xiàn)故障的可能，這不僅增加了工作量，還可能因延誤而錯(cuò)過(guò)及時(shí)修復(fù)的最佳時(shí)機(jī)。

3、特別是在精密器件的應(yīng)用場(chǎng)景中，如半導(dǎo)體制造設(shè)備、高精度機(jī)床以及醫(yī)療器械等，任何微小的形變都可能對(duì)設(shè)備性能產(chǎn)生顯著影響，甚至導(dǎo)致故障或失效。因此，對(duì)于這些領(lǐng)域而言，精確評(píng)估幾何面的形變狀況，對(duì)于保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、預(yù)防故障發(fā)生具有重要意義。

4、因此，提供一種能夠在不增加過(guò)多成本的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜幾何面形貌與形變狀況進(jìn)行缺陷檢測(cè)的方法及系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種不連續(xù)幾何面的缺陷識(shí)別方法及系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)測(cè)量方法的局限性，提高測(cè)量效率與精度，同時(shí)具備良好的適應(yīng)性和靈活性，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的具體需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種不連續(xù)幾何面的缺陷識(shí)別方法，包括以下步驟：

4、s1、對(duì)被測(cè)幾何面進(jìn)行條紋投影；

5、s2、分別采集初始條紋圖片sinit和形變條紋圖片spict；

6、s3、利用otsu閾值分割算法分別對(duì)所述初始條紋圖片sinit和所述形變條紋圖片spict進(jìn)行圖像處理，得到初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1和形變條紋增強(qiáng)圖片spict-1；

7、s4、根據(jù)所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1和所述形變條紋增強(qiáng)圖片spict-1分別計(jì)算圖片中各條紋組邊界曲線，得到初始條紋曲線組sinit-2和形變條紋組spict-2；

8、s5、根據(jù)所述初始條紋曲線組sinit-2和所述形變條紋組spict-2建立坐標(biāo)系，并根據(jù)所述初始條紋曲線組sinit-2和所述形變條紋組spict-2獲取所述被測(cè)幾何面的形變量；

9、s6、根據(jù)三角法利用所述形變量計(jì)算所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1中各個(gè)點(diǎn)位的深度h，得到三維離散點(diǎn)(x,y,z)；

10、s7、利用移動(dòng)最小二乘法對(duì)所述三維離散點(diǎn)(x,y,z)進(jìn)行二維曲面擬合得到三維曲面sfinal；

11、s8、根據(jù)所述三維曲面sfinal計(jì)算極值點(diǎn)，并根據(jù)所述極值點(diǎn)判斷所述被測(cè)幾何面是否存在缺陷。

12、優(yōu)選的，采集形變條紋圖片spict具體為：堆起或利用小球沖擊所述被測(cè)幾何面后形成坑陷再進(jìn)行拍攝，得到形變條紋圖片spict。

13、優(yōu)選的，s3包括：

14、根據(jù)所述條紋投影的黑條紋照射與白條紋照射的差異圖確定分割的閾值，根據(jù)所述閾值對(duì)所述初始條紋圖片sinit和所述形變條紋圖片spict進(jìn)行分割，得到初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1和形變條紋增強(qiáng)圖片spict-1。

15、優(yōu)選的，所述s6包括：

16、利用三角公式計(jì)算所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1中各個(gè)點(diǎn)位的深度h，其中，h為待計(jì)算的深度，h和d為已知可測(cè)量的高度和投影儀和相機(jī)之間的距離，d為計(jì)算的條紋形變位移的距離；

17、將所述深度h作為z軸坐標(biāo)，并與所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1中各個(gè)點(diǎn)的二維坐標(biāo)系組成為三維坐標(biāo)離散點(diǎn)(x,y,z)。

18、優(yōu)選的，所述s8包括：利用暴力爬山優(yōu)化算法進(jìn)行極值點(diǎn)檢索，在條件判斷中增加閾值判斷所述被測(cè)幾何面是否存在缺陷。

19、優(yōu)選的，所述被測(cè)幾何面的形變量為所述初始條紋曲線組sinit-2和所述形變條紋組spict-2的差值。

20、另一方面，本發(fā)明提供了一種不連續(xù)幾何面的缺陷識(shí)別系統(tǒng)，包括：

21、投影模塊，用于對(duì)被測(cè)幾何面進(jìn)行條紋投影；

22、圖像采集模塊，用于采集初始條紋圖片sinit和形變條紋圖片spict；

23、增強(qiáng)模塊，用于利用otsu閾值分割算法分別對(duì)所述初始條紋圖片sinit和所述形變條紋圖片spict進(jìn)行圖像處理，得到初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1和形變條紋增強(qiáng)圖片spict-1；

24、邊界提取模塊，用于根據(jù)所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1和所述形變條紋增強(qiáng)圖片spict-1分別計(jì)算圖片中各條紋組邊界曲線，得到初始條紋曲線組sinit-2和形變條紋組spict-2；

25、差值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述初始條紋曲線組sinit-2和所述形變條紋組spict-2建立坐標(biāo)系，并根據(jù)所述初始條紋曲線組sinit-2和所述形變條紋組spict-2獲取所述被測(cè)幾何面的形變量；

26、離散點(diǎn)計(jì)算模塊，用于根據(jù)三角法利用所述形變量計(jì)算所述初始條紋增強(qiáng)圖片sinit-1中各個(gè)點(diǎn)位的深度h，得到三維離散點(diǎn)(x,y,z)；

27、擬合模塊，用于利用移動(dòng)最小二乘法對(duì)所述三維離散點(diǎn)(x,y,z)進(jìn)行二維曲面擬合得到三維曲面sfinal；

28、缺陷檢測(cè)模塊，用于根據(jù)所述三維曲面sfinal計(jì)算極值點(diǎn)，并根據(jù)所述極值點(diǎn)判斷所述被測(cè)幾何面是否存在缺陷。

29、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開(kāi)提供了一種不連續(xù)幾何面的缺陷識(shí)別方法及系統(tǒng)，具有如下有益效果：

30、(1)本發(fā)明采用成本較低的投影儀作為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，相較于傳統(tǒng)的高精度激光掃描儀或三維成像設(shè)備，極大地降低了硬件投資成本，使得該技術(shù)更加普及化，適用于更多行業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景，特別是在成本控制嚴(yán)格的領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)。

31、(2)本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)拍攝形變過(guò)程，并與初始狀態(tài)圖進(jìn)行深度計(jì)算，能夠迅速捕捉到幾何面的微小變化，實(shí)現(xiàn)缺陷的識(shí)別。

32、(3)本發(fā)明利用深度計(jì)算和曲面擬合技術(shù)，能夠精確重構(gòu)被檢測(cè)幾何面的三維形態(tài)，進(jìn)而通過(guò)設(shè)定合理的運(yùn)動(dòng)影響閾值來(lái)篩選極值點(diǎn)。這種方法有效排除了非缺陷性波動(dòng)干擾，提高了缺陷識(shí)別的準(zhǔn)確性和可靠性，減少了誤報(bào)和漏報(bào)的情況。

33、(4)本發(fā)明的缺陷識(shí)別方法不依賴(lài)于特定的幾何面材質(zhì)或形狀，能夠靈活應(yīng)用于各種不連續(xù)幾何面的檢測(cè)，包括但不限于金屬、塑料、陶瓷等材質(zhì)，以及復(fù)雜曲面、凹凸不平等結(jié)構(gòu)。這種廣泛的適用性，使得該技術(shù)具有更高的市場(chǎng)價(jià)值和推廣潛力。