一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113865508A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111142792.2H04N13/221(2018.01)(22)申请日2021.09.28(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人汪俊单忠德唐皓刘元朋(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人蒋厦(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G06K9/62(2006.01)G06T7/00(2017.01)G06T7/10(2017.01)G06T7/62(2017.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置与方法(57)摘要本发明公开一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置与方法，测装置由定制化工装数据采集系统、移动机构系统和数据处理系统组成；数据采集系统使用二维激光轮廓传感器以平行移动拍摄的方式采集待测样件的表面三维点云数据，与高性能图形工作站进行连接，将采集数据导入以便后续处理；移动机构系统由工业机器人组成，末端固定有二维激光轮廓传感器，用于支撑数据采集系统进行平移扫描的方式；数据处理系统由高性能图形工作站组成，在数据采集的过程中起到路径规划与数据存储的作用，并通过提出的改进算法输出检测结果。本发明可用于具有数字模型的大型工件自动化快速的质量检测，尤其适用于飞机发动机声衬的表面孔快速检测的测量场景。CN113865508ACN113865508A权利要求书1/2页1.一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置，其特征在于：由定制化工装数据采集系统、移动机构系统和数据处理系统组成；所述的数据采集系统用于获取待测物体部分表面点云数据，使用一台二维激光轮廓传感器，以平行移动拍摄的方式采集待测样件的表面三维点云数据，并使用一台控制器与高性能图形工作站进行连接，将采集数据导入以便后续处理；所述的移动机构系统用于支撑数据采集系统进行平移扫描的方式，由工业机器人组成，具有六自由度，末端能够按照离线编程软件设计的路径进行运动，在机器人末端固定有二维激光轮廓传感器；所述的数据处理系统由高性能图形工作站组成，在数据采集的过程中起到路径规划与数据存储的作用，并通过提出的改进算法输出检测结果；所述的定制化工装根据二维激光轮廓传感器安装孔位与工业机器人末端安装孔进行设计，使得二维激光轮廓传感器与工业机器人末端结构的相对位置和角度固定。2.根据权利要求1所述的蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置，其特征在于，所述的数据采集系统使用一台二维激光轮廓传感器控制其入射光方向与局部待测平面法线夹角为10度，由此来减少数据噪声并克服复合材料表面吸光的特性，从而提升采集的数据质量；根据工业机器人末端实时位姿，对二维激光轮廓数据进行拼接。3.一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测方法，其特征在于：采用权利要求1或2所述的蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置进行自动化检测，具体包括如下步骤：S1、使用自动化检测装置对待测工件进行三维数据采集；S2、通过检测三维点云数据的空间分布规律，对数据进行预处理，过滤部分噪声点云，提高数据质量，去除孔底数据，防止干扰后续检测；S3、检测圆孔所在主平面，通过分析细微孔的模式，基于邻域计算方法的对微细孔边界点云进行识别，并提取相关点；S4、将检测到的孔边界点云进行聚类分割，通过基于几何拟合的圆拟合算法计算出实际孔的孔径与孔心坐标，通过主平面方向在原始数据中搜索孔底数据，从而获得准确的质量检测结果。4.根据权利要求3所述的蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测方法，其特征在于，步骤S1包括：步骤S101、按规划轨迹，多次均匀采集待测工件表面的二维轮廓数据；步骤S102、按照一定数据采集频率计算轨迹之间的位置关系，根据此关系将二维轮廓数据拼接为三维点云数据。5.根据权利要求3所述的蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测方法，其特征在于，步骤S2包括：步骤S201、对三维点云数据中的每一点，计算其在两个不同尺度邻域中的法线向量，尺度由实际孔特征的尺寸决定；步骤S202、将每点的两个法线向量相减并计算差向量的模，记为Δn，将每点的Δn与预设的阈值进行比较，把Δn大于阈值的点记为噪声与孔底点并从原始数据中滤除。6.根据权利要求3所述的蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测方法，其特征在2CN113865508A权利要求书2/2页与，步骤S3包括：步骤S301、对于输入数据，通过随机抽样一致性算法提取平面，将此平面设为主平面；步骤S302、将输入数据向此主平面进行投影；步骤S303、计算每个点与其K邻域中其他两点所组成的圆