[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及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，适用于计算机视觉领域中的点云数据处理。

背景技术

传统复合材料声衬表面孔检测技术依赖质量检测人员的人工检测，而且往往使用接触式测量方法。但人工检测方法存在精度低、效率低、劳动强度大等缺点，采用的接触式测量方法也容易降低声衬表面与内部消声结构的质量。

非接触式测量由于不用和被测物体接触，具有采集速度快、单次采集量大、不破坏被测物体表面质量等优点，能够在整个样件表面快速采集大量的密集点集。三维点云数据采集技术日渐成熟，线激光扫描仪的测量精度范围从0.02mm至1mm，可以满足一般的测量需求。

不同于一般装配孔的检测，复合材料声衬表面孔尺寸在毫米级别，远小于一般装配孔，因此也难以用现有的非接触式测量技术对其进行数据采集和质量检测。

发明内容

本发明的目的在于提供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，能够自动化地快速识别并检测复合材料声衬上的微细孔，通过对复合材料声衬表面进行三维点云数据的间接采集，通过算法处理得到尺寸与位置信息。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测装置，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；

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。

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。

一种蜂窝夹芯复合材料声衬的通孔率自动化检测方法，采用上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；