1.一种耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、使用3D相机采集待测耐火砖的点云数据,采集时,使3D相机距离参考面预设高度,待测耐火砖放置在参考面上;
S2、对步骤S1中采集到的点云数据根据Z值进行筛选处理,获得待测耐火砖上表面点云,并对上表面点云进行点云滤波和点云筛选处理,得到处理后的上表面点云;
S3、对步骤S2中得到的处理后的上表面点云进行最小外接方向包围框处理,得到的包围框的长宽即为待测耐火砖的长宽,并判断待测耐火砖的长宽尺寸是否合格,若合格则进入步骤S4,若不合格则直接进入步骤S9;
S4、对步骤S2中得到的处理后的上表面点云进行拟合平面点云处理,进一步计算上表面的拟合平面与坐标系原点的正交距离;
S5、对步骤S1中采集到的点云数据根据Z值进行筛选处理,获得参考面点云,并对参考面点云进行点云滤波处理;
S6、对步骤S5中处理后的参考面点云进行拟合点云处理,进一步计算参考面的拟合平面与坐标系原点的正交距离;
S7、对步骤S4中得到的正交距离与步骤S6中得到的正交距离进行作差处理,得到耐火砖的高度,并判断待测耐火砖的高度尺寸是否合格,若合格则进入步骤S8,若不合格则直接进入步骤S9;
S8、根据步骤S2中得到的处理后的上表面点云,进一步判断待测耐火砖上表面的缺陷情况是否合格;
S9、保存并输出检测结果;
其中,在步骤S2中,对采集到的点云数据根据Z值进行筛选处理,获得待测耐火砖上表面点云的步骤具体包括:先筛选出Z值在750mm‑830mm的点,进一步对筛选出的点进行断开连通域处理,其中两个点之间的距离超过1mm则被认定为不同的连通域,根据点云区域点的数量将干扰点云去除掉;
在步骤S2中,点云滤波的具体步骤为采用最多1.5mm距离内的点数对得到的上表面点云去除毛刺;
点云筛选的具体步骤为对经过点云滤波后的上表面点云求所有点Z值的均值M,进一步筛选出Z值在M‑1.2mm到M+1.2mm范围内的上表面点云;
在步骤S3中,进行最小外接方向包围框处理的步骤具体包括:首先,计算包围框的方向向量:
M k
式(1)中,Ci,j为包围框方向向量矩阵,A 为整个点云的面积,A为第k个三角形的面积,k k k k Mmi为i分量下第k个三角形的质心,pi、qi、ri分别为i分量下第k个三角形的三个顶点,mi为i分量下点云的质心的加权平均值,进一步的采用如下公式(2)计算包围框的中心:0
式(2)中,C为包围框的中心, 为在点云投影到v 方向向量的最小值, 为点云投影
0 0 1 2
到v方向向量的最大值,v、v 、v为3个方向的方向向量,进一步的采用如下公式(3)计算包围框的半长、半宽、半高:式中 为k方向的半长, 为在点云投影到k方向向量的最小值, 为点云投影到k方向向量的最大值;
在步骤S4中与步骤S6中,拟合点云处理均指利用最小二乘法来寻找数据的最佳匹配函数,以保证所有数据点到拟合平面的平均距离最小;
在步骤S5中,对点云数据根据Z值进行筛选处理,获得参考面点云的步骤具体包括:先筛选出Z值在865mm‑1000mm的点,进一步对筛选出的点进行断开连通域处理,其中两个点之间的距离超过1mm则被认定为不同的连通域,根据点云区域点的数量将干扰点云去除掉;
在步骤S5中,点云滤波的具体步骤为采用最多1.5mm距离内的点数对得到的参考面点云去除毛刺;
在步骤S8中,具体包括如下步骤:
S81、求得步骤S2中得到的处理后的上表面点云的中心相对于坐标系原点X、Y、Z偏移值以及X、Y、Z方向的旋转偏移量;
S82、根据步骤S81中求得的结果,将上表面点云仿射变换回坐标系原点;
S83、对步骤S82中仿射变换后的上表面点云根据高度值筛选出有缺陷部分点云,进一步根据预设的缺陷点数阈值对有缺陷点云进行缺陷过滤;
S84、判断步骤S83中得到的缺陷数量是否超过预设的缺陷数量允许值,若没有超过则判定为合格,否则判定为不合格。
2.根据权利要求1所述的耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法,其特征在于,在步骤S1前,还包括步骤S0:预设检测标准,预设的检测标准包括耐火砖长宽高尺寸允许范围。
3.根据权利要求2所述的耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法,其特征在于,在步骤S1中,使用3D相机采集待测耐火砖的点云数据时,使3D相机距离参考面865mm。
4.根据权利要求2所述的耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法,其特征在于,步骤S0中,预设的检测标准还包括缺陷点数阈值及缺陷数量允许值控制参数。
5.根据权利要求4所述的耐火砖尺寸测量及缺陷检测方法,其特征在于,在步骤S83中,根据高度值筛选出有缺陷部分点云时,筛选出Z值大于1mm的点;
进行缺陷过滤时,对筛选出的有缺陷部分点云进行断开连通域处理,其中两个点之间的距离超过1mm则被认定为不同的连通域,进一步根据用户设定点数阈值进行缺陷过滤。