快速无纸化的质量检验方法及系统与流程

本发明涉及质量检验技术，尤其涉及快速无纸化的质量检验方法及系统。

背景技术：

1、随着现代制造业的快速发展，产品质量检验已成为保证产品质量和提高企业竞争力的关键环节。传统的质量检验方法主要依赖人工操作和纸质文档记录，存在效率低、差错率高、数据管理困难等问题。为了适应现代制造业的发展需求，亟需一种快速、高效、无纸化的质量检验方法。

2、目前，三坐标测量机已广泛应用于工业领域，可以实现高精度、自动化的尺寸测量和形位检测。但是，在实际应用中，测量程序的编写、测量策略的优化以及测量数据的分析和管理仍然存在诸多问题。例如，手动编写测量程序耗时耗力，难以实现快速检测；测量路径的不合理设计会导致测量效率低下和测量误差增大；测量数据的手动记录和整理容易出错，数据的电子化管理和追溯也面临挑战。

技术实现思路

1、本发明实施例提供快速无纸化的质量检验方法及系统，能够解决现有技术中的问题。

2、本发明实施例的第一方面，

3、提供快速无纸化的质量检验方法，包括：

4、获取被检工件的三维模型，根据三维模型的几何特征，结合预设的质量检验规则，自动生成用于检测被检工件的质量检验方案，所述质量检验方案包括测量路径、测量点位置、测量项目和测量公差；

5、将所述质量检验方案发送至三坐标测量机，控制三坐标测量机按照测量路径和测量点位置对被检工件进行测量，获得被检工件的测量数据，所述测量数据包括测量点的坐标信息和对应的测量值；将所述测量数据传输至数据处理单元，通过数据处理单元将测量数据与三维模型的设计尺寸进行比对，并根据预设的公差要求，判断每个测量点的测量值是否在公差范围内，得到被检工件的质量检验结果；

6、若质量检验结果不合格，则通过数据处理单元生成质量问题报告，所述质量问题报告包括不合格测量点的位置、测量值和偏离公差的程度；将所述质量检验结果以电子文档的形式进行存储，并将质量检验结果和质量问题报告发送至人机交互界面进行输出展示，生成具有质量追溯功能的电子化质量检验报告。

7、在一种可选的实施方式中，

8、获取被检工件的三维模型，根据三维模型的几何特征，结合预设的质量检验规则，自动生成用于检测被检工件的质量检验方案，所述质量检验方案包括测量路径、测量点位置、测量项目和测量公差包括：

9、获取被检工件的三维模型，包括利用三维扫描仪对被检工件进行扫描，获得工件的点云数据；对点云数据进行去噪、滤波和点云密度调整；通过点云数据重构算法，将点云数据转化为三角面片网格模型；对三角面片网格模型进行孔洞填充、网格简化和网格优化，得到高质量的被检工件三维模型；

10、对所述被检工件三维模型进行特征提取，包括通过曲面分割算法，将被检工件三维模型分割为平面、圆柱面和球面的多个几何特征区域；对每个几何特征区域进行特征参数计算，得到平面的法向量、圆柱面的轴线方向和半径以及球面的球心坐标和半径；

11、构建点特征直方图或快速点特征直方图，用于表征三维模型的几何特征；

12、根据所述被检工件的几何特征和预设的质量检验规则，自动生成质量检验方案。

13、在一种可选的实施方式中，

14、通过曲面分割算法，将被检工件三维模型分割为平面、圆柱面和球面的多个几何特征区域，所述曲面分割算法包括：

15、计算被检工件三维模型上每个顶点的高斯曲率，根据高斯曲率值将顶点分为平面点、圆柱面点和球面点，通过区域生长算法将相邻的同类顶点合并为一个几何特征区域；

16、计算被检工件三维模型上每个顶点的主曲率方向，根据主曲率方向的分布特征将顶点分为平面点、圆柱面点和球面点，通过区域生长算法将相邻的同类顶点合并为一个几何特征区域；

17、对分割得到的每个几何特征区域进行特征参数计算，包括：

18、对平面特征区域，通过主成分分析计算平面的法向量；

19、对圆柱面特征区域，通过拟合算法计算圆柱面的轴线方向和半径，所述拟合算法包括构建最小二乘优化问题，求解轴线方程参数和圆柱面半径，使得圆柱面上顶点到轴线的距离之和最小；

20、对球面特征区域，通过最小二乘拟合算法计算球面的球心坐标和半径，所述最小二乘拟合算法包括构建最小二乘优化问题，求解球心坐标和半径，使得球面上顶点到球心的距离与半径之差的平方和最小。

21、在一种可选的实施方式中，

22、所述方法还包括：

23、构建几何特征描述符，用于表征被检工件三维模型的局部几何特征，所述几何特征描述符包括点特征直方图，通所述点特征直方图过计算被检工件三维模型上每个点与其邻域内点对之间的四元组特征，并将四元组特征统计到直方图中得到。

24、在一种可选的实施方式中，

25、控制三坐标测量机按照测量路径和测量点位置对被检工件进行测量包括：

26、将测量路径编码为优化问题的解，所述编码方式包括整数编码和实数编码，整数编码将测量点的访问顺序表示为一个整数序列，实数编码将每个测量点的坐标作为优化变量；

27、根据测量路径优化的目标，构建优化问题的目标函数，所述目标函数包括最小化测量路径长度和最小化测量误差；

28、根据测量路径优化的目标，设置相应的约束条件，所述约束条件包括测量点访问顺序约束、测量点间距约束和测量路径平滑约束，测量点访问顺序约束确保每个测量点只被访问一次，测量点间距约束确保相邻测量点之间的距离大于测量头的安全距离，测量路径平滑约束保证测量路径中不出现锐角转弯；

29、通过多目标优化算法对优化问题的目标函数以及约束条件进行求解，将优化后的测量路径应用于质量检验方案中，指导三坐标测量机按照最优路径对被检工件进行自动化测量，其中，所述多目标优化算法包括遗传算法。

30、在一种可选的实施方式中，

31、最小化测量路径长度的第一目标函数包括：

32、；

33、其中， n、m表示测量点的数量，两者值不同，( x i ,y i ,z i)表示测量点 i的空间坐标，λ表示平滑度权重系数， δ ij表示测量路径平滑约束的指示变量，当测量路径在测量点 i和 j之间形成锐角时取值为1，否则为0， d ij表示测量点 i和 j之间距离；

34、最小化测量误差的第二目标函数包括：

35、；

36、其中， w i表示第 i个测量点的权重值， k i表示第 i个测量点的重复测量次数，( x ib , y ib ,z ib)表示第 i个测量点在第 b次测量时的空间坐标，表示第 i个测量点的目标空间坐标， μ表示测量不确定度权重系数， θ ij表示测量点 i和 j之间测量不确定度相关性系数， e ij表示测量点 i和 j之间测量不确定度。

37、本技术实施例的第二方面，

38、提供快速无纸化的质量检验系统，包括：

39、第一单元，用于获取被检工件的三维模型，根据三维模型的几何特征，结合预设的质量检验规则，自动生成用于检测被检工件的质量检验方案，所述质量检验方案包括测量路径、测量点位置、测量项目和测量公差；

40、第二单元，用于将所述质量检验方案发送至三坐标测量机，控制三坐标测量机按照测量路径和测量点位置对被检工件进行测量，获得被检工件的测量数据，所述测量数据包括测量点的坐标信息和对应的测量值；将所述测量数据传输至数据处理单元，通过数据处理单元将测量数据与三维模型的设计尺寸进行比对，并根据预设的公差要求，判断每个测量点的测量值是否在公差范围内，得到被检工件的质量检验结果；

41、第三单元，用于若质量检验结果不合格，则通过数据处理单元生成质量问题报告，所述质量问题报告包括不合格测量点的位置、测量值和偏离公差的程度；将所述质量检验结果以电子文档的形式进行存储，并将质量检验结果和质量问题报告发送至人机交互界面进行输出展示，生成具有质量追溯功能的电子化质量检验报告。

42、本发明实施例的第三方面，

43、提供一种电子设备，包括：

44、处理器；

45、用于存储处理器可执行指令的存储器；

46、其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。

47、本发明实施例的第四方面，

48、提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。

49、通过获取被检工件的三维模型，结合预设的质量检验规则，自动生成包括测量路径、测量点位置、测量项目和测量公差在内的质量检验方案，避免了手动编写测量程序的繁琐步骤，缩短了检验准备时间。

50、将测量数据传输至数据处理单元，通过与三维模型的设计尺寸进行比对，并根据预设的公差要求，实时判断每个测量点的测量值是否在公差范围内，快速得出被检工件的质量检验结果。实时数据分析和质量判断功能，避免了传统检验方式中的手动计算和判定环节，缩短了检验周期。