Computational methods for on-line shape inspection

• Main Author: Bergström, Per
• Format: Others
• Language: English
• Published: Luleå tekniska universitet, Matematiska vetenskaper 2009
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:ltu:diva-18018; http://nbn-resolving.de/urn:isbn:978-91-86233-09-9

This licentiate thesis describes computational methods that solve problems occurring in industrial on-line shape quality inspection of produced items. These items are measured and compared with their corresponding CAD object. The meaning of on-line is that the inspection is done on-line in the production line, i.e. the items are not removed from the line. In practice this means that the inspection must be done very fast, both the measurement and the data analysis. The measurement is done using an optical non-contact method based on projection of fringes.The presented methods are mainly based on finding a transformation, a rotation and a translation, of the measurement values which consists of a point cloud representing the measured surface. This transformation is calculated using the iterative closest point (ICP) method such that the point cloud fits the corresponding surface of the CAD object properly. The method for finding this transformation is adapted for reiterated use, i.e. it makes use of the fact that the same CAD object is used several times for different measurements. A search tree making it possible to do this fast is proposed.When dealing with real measurements obtained from optical methods undesired measurement errors will occur, caused by reflections, dirt on lenses or other likely matters in the industrial environment. The iteratively re-weighted least squares (IRLS) method for different robust functions are used in combination with ICP for handling these errors, in order to do a correct surface matching. This result in much higher matching accuracy and almost no additional computations are needed. === Denna licentiatuppsats beskriver beräkningsmetoder för problem som uppkommer på det löpande bandet ute i tillverkningsindustrin för kvalitets kontroll av formen på producerade artiklar. Dessa artiklar är uppmätta och jämförda med dess tillhörande CAD-objekt. Att kontrollen görs online medför att den måste gå snabbt att utföra, både uppmätningen och tillhörande dataanalys. Uppmätningen görs genom att använda optiska beröringsfria mätmetoder.De presenterade metoderna baseras i huvudsak på att hitta en transformation, en rotation och en translation, av de uppmätta värdena som besår av ett punktmoln representerande den uppmätta ytan. Denna transformation beräknas genom att använda "the iterative closest point (ICP)" metoden för att passa in punktmolnet till CAD-objektet på ett lämpligt sätt. Metoden för att hitta transformationen är anpassad för upprepad användning, d.v.s. den använder det faktum att samma CAD-objekt används flera gånger för olika mätningar. En trädstruktur som möjliggör att transformationen kan beräknas snabbt är föreslagen.När mätvärden från mätningar med optiska beröringsfria metoder används uppkommer mätfel. Dessa mätfel beror på reflektioner, smuts på linser eller andra troliga omständigheter i den industriella miljön. Metoden "iteratively re-weighted least squares (IRLS) method" med olika robusta funktioner används i kombination med ICP metoden för att hantera dessa mätfel. Allt detta för att kunna passa in punktmolnet till CAD-objektet utan att mätfelen skall ha så stor inverkan. Denna metod resulterar i mycket större noggrannhet jämfört med om mätfelen inte skulle behandlas, i princip utan att för den skull behöva göra fler beräkningar. === Godkänd; 2009; 20090120 (berper); LICENTIATSEMINARIUM Ämnesområde: Teknisk-vetenskapliga beräkningar Examinator: Docent Inge Söderkvist, Luleå tekniska universitet Tid: Torsdag den 26 februari 2009 kl 10.15 Plats: A 2526, Luleå tekniska universitet