[发明专利]一种复合材料自动铺放表面缺陷的检测方法

权利要求书

1.一种复合材料自动铺放表面缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用扫描系统对复合材料自动铺放过程的表面进行扫描，获得铺放后复合材料表面的点云图像数据；

S2、对点云图像数据滤波处理并转化为灰度图像数据；

S3、采用颜色编码定义灰度图像数据中的各种缺陷建立训练集；

S4、对训练集中的灰度图像数据进行图像增强处理；

S5、根据残差卷积神经网络搭建表面缺陷检测模型并进行训练；

S6、采用表面缺陷检测模型对待检测的复合材料自动铺放过程的表面缺陷进行检测。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：在步骤S1中，扫描系统为4台轮廓扫描仪集成于可自由活动的机械臂上，由机械臂驱动4台轮廓扫描在铺放工位的一侧运行。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：在步骤S1中，对点云图像数据滤波处理并转化为灰度图像数据，具体过程包括以下步骤：

S21、采用基于曲率的聚类的k邻域点云随机定义中心点f_o(x,y,z)，计算k邻域内其他点到中心点的欧氏距离d(x,y,z)；

S22、根据欧氏距离d(x,y,z)遍历整片点云图像数据求解最小加权距离对应的中心点坐标

S23、更新并输出得到滤波处理后的点云图像数据；

S24、对滤波处理后的点云图像数据进行下采样进一步降低点云的数据容量；

S25、将点云图像数据中包含复合材料表面控制值高于扫描区域的高度轮廓压缩为灰度图像数据。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：在步骤S25中，控制值为高于扫描区域的95％，并将所有值在0到255之间缩放以作为灰度图像数据表达，将灰度图像数据调整为800x800像素。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：在步骤S3中，采用颜色编码定义灰度图像数据中的各种缺陷建立训练集，具体过程包括以下步骤：

S31、定义一组RGB颜色编码，并将不同的RGB颜色编码分配给复合材料自动铺放过程中所出现的每个缺陷类别；

S32、根据每个缺陷类别对应的颜色编码生成RGB图像，覆盖对应缺陷部分位置；

S33、对RGB图像进行解码，生成一个三维数组，每个深度维度对应一个感兴趣缺陷类型的样本标签；

S34、采用标注工具对缺陷类型的样本标签进行标注建立训练集。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：表面缺陷检测模型由15个Skip残差块、4个池化层和5个上采样处理层组成；

每个Skip残差块由3个卷积层和对应BN层和激活层函数ReLU或ELU组成；

池化层的过滤器参数设置为2×2，步长为2，上采样处理层设置为2倍上采样。