[发明专利]一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法，具体包括以下步骤：收集导向模板上方图像，训练Faster RCNN模型，直至损失函数收敛，使用测试集验证Faster RCNN模型，当输出的导向棒圆形特征提取框与人工标记的导向棒比较，准确率高于95％时，完成对Faster RCNN模型的训练，将实时采集的导向模板上方图像输入训练好的Faster RCNN模型中，输出特征提取框及其几何中心位置，输出的特征提取框及其几何中心位置映射到与导向模板上阵列孔的行数和列数相同的导向孔状态检测矩阵中，定位出导向模板上未插入导向棒的导向孔。本发明基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法具有智能、高效、精确的特点，能极大提高导向棒安插检测的效率与可靠性。

技术领域

本发明涉及视觉检测辅助三维织造机导向棒安插领域，具体地涉及一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法。

背景技术

三维织造复合材料因其轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计和工艺性好等优异性能而广泛应用于汽车、航空航天、国防军工等诸多行业。随着相关行业的高速发展，对三维织造复合材料预制体织造成形方法要求越来越高。与传统的二维结构复合材料相比，三维织造复合材料是以三维整体织物作为增强体的复合材料，通过厚度方向在空间相互交织，形成整体结构，可设计性好，同时克服了二维复合材料抗冲击性能差、易分层等缺点，具有优异的力学性能，被广泛地应用于航空航天、军工等关键领域。

申请号为201110458790.4的专利申请公开了基于数字化导向模板的三维织造成形方法，是以导向套为支点进行导向套坎合槽错层缠绕的预制件层间增强织造方法。在导向模板上布置具有等间距坎合槽的导向套阵列，编织时绕着导向套坎合槽交错编织；而基于数字化导向模板的三维织造装备在每次织造前均需重新在导向模板上安插导向棒，由于导向模板上阵列孔径小、孔数多，其检测工作目前仍采用人工检测的方法，检测效率低且成本高，而且人工检测容易漏检，影响织造效果。因此，人工检测方法难以满足基于数字化导向模板的三维织造成形装备的需求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种基于机器视觉的三维织造导向棒在线安插检测方法，具体包括以下步骤：

(1)通过检测装置搭载线扫相机收集导向模板上方图像，组成图像集，对图像集中插入导向孔中的导向棒进行人工标记，并将图像集分成训练集和测试集；

(2)将Faster RCNN模型中的区域建议生成网络特征提取框设置为圆形，将人工标记的训练集输入Faster RCNN模型中进行训练，直至损失函数收敛，使用测试集验证FasterRCNN模型，当输出的导向棒圆形特征提取框与人工标记的导向棒比较，准确率高于95％时，完成对Faster RCNN模型的训练，否则重复步骤(2)；

(3)通过图像采集装置在垂直方向上采集导向模板上方图像，通过图像拼接算法，得到包含所有导向孔的区域图像；

(4)将步骤(3)获得的包含所有导向孔的区域图像输入训练好的Faster RCNN模型中，输出特征提取框及其几何中心位置；

(5)将步骤(4)输出的特征提取框及其几何中心位置映射到与导向模板上阵列孔的行数和列数相同的导向孔状态检测矩阵中，定位出导向模板上未插入导向棒的导向孔。

进一步地，步骤(2)中设置为圆形的特征提取框的半径大于导向棒端面半径，且所述特征提取框的采集间距小于相邻两个导向孔的孔心距。

进一步地，所述孔心距是采集间距的整数倍。