[發(fā)明專利]復(fù)合材料鋪放質(zhì)量視頻檢測(cè)系統(tǒng)及間隙檢測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710024357.3
• 申請(qǐng)日: 2007-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN101074877A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹力;肖軍;陳文;郭琪超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C11/36
• 分類號(hào): G01C11/36
• 代理公司: 南京蘇高專利事務(wù)所
• 代理人: 闕如生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料鋪放工藝過(guò)程中同一鋪放層相鄰預(yù)浸帶間的縫隙自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)涉及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件加工過(guò)程中的鋪放層表面質(zhì)量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。利用視頻圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋪放間隙的高性能、低成本測(cè)量。

背景技術(shù)

先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐疲勞、工藝性好等特點(diǎn)，能有效提高飛機(jī)性能，大量使用復(fù)合材料是航空器發(fā)展趨勢(shì)：如美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)(F22、F35)、大型飛機(jī)(A380、787和A400M等)均大量采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件提高飛機(jī)性能。作為復(fù)合材料通用制造技術(shù)，復(fù)合材料鋪放可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料設(shè)計(jì)制造技術(shù)的大跨度進(jìn)步，具有重要的應(yīng)用價(jià)值與技術(shù)進(jìn)步意義。復(fù)合材料鋪放技術(shù)是一項(xiàng)新型的加工技術(shù)，涉及復(fù)合材料加工、機(jī)械制造、自動(dòng)控制技術(shù)以及傳感檢測(cè)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)的研究正在展開，其中鋪放過(guò)程中預(yù)浸帶間間隙的實(shí)時(shí)監(jiān)控問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)鋪放工藝自動(dòng)化的前提保障和必要基礎(chǔ)。

與傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝相比，復(fù)合材料的鋪放具有以下幾點(diǎn)特殊性：1、材料的特殊性：采用的預(yù)浸料成型，加工過(guò)程中的預(yù)浸料變形難以精確控制；2、加工工藝的特殊性：工件的加工通過(guò)逐層鋪疊而非切削實(shí)現(xiàn)，容易產(chǎn)生加工形變；3、加工工件表面比較粗造。鑒于上述原因，復(fù)合材料鋪放技術(shù)要求對(duì)鋪放工藝過(guò)程實(shí)施嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保加工工件的外形尺寸和質(zhì)量符合工藝要求，鋪放工藝過(guò)程中的間隙實(shí)時(shí)檢測(cè)是解決上述問(wèn)題的最有效方法之一。

復(fù)合材料鋪放的在線質(zhì)量檢測(cè)主要的任務(wù)之一就是檢測(cè)同一鋪放層相鄰兩條預(yù)浸帶間的間隙是否滿足工藝要求，屬于表面質(zhì)量檢測(cè)問(wèn)題。復(fù)合材料預(yù)侵帶厚度薄(標(biāo)準(zhǔn)厚度約0.15mm)，且表面呈波浪型，給檢測(cè)帶來(lái)了極大的困難。基于視頻圖像處理的檢測(cè)技術(shù)是近幾年發(fā)展起來(lái)的測(cè)控技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，而且包含信息量巨大，非常適合于復(fù)合材料自動(dòng)鋪放工藝過(guò)程中的質(zhì)量檢測(cè)。如美國(guó)專利(7171003B2)利用背景光源組和CCD組成的視頻圖像采集系統(tǒng)，其中背景光源組中包括紅外光源，提高圖像對(duì)比度，采集反射的鋪放表面圖像，檢測(cè)表面間隙，該發(fā)明采用光源入射角度為45°。該發(fā)明中利用設(shè)置閾值的方式二值化圖像，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

1、一種復(fù)合材料鋪放質(zhì)量視頻檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括視頻采集系統(tǒng)、背景光源系統(tǒng)、視頻圖像處理系統(tǒng)以及結(jié)果輸出系統(tǒng)：

所述的視頻采集系統(tǒng)，用于采集被測(cè)區(qū)域的視頻圖像，包括CCD攝像機(jī)、鏡頭、視頻信號(hào)傳輸接口，CCD攝像機(jī)輸入端與鏡頭相連，CCD攝像機(jī)的輸出端通過(guò)視頻信號(hào)傳輸接口與視頻圖像處理系統(tǒng)相連；

所述的背景光源系統(tǒng)，用于提供穩(wěn)定的檢測(cè)環(huán)境并提高采集圖像的對(duì)比度，包括光源、光源電源及光源支架，光源電源與光源相連，光源安裝在光源支架上，并通過(guò)光源支架連于鋪放頭；

所述的視頻圖像處理系統(tǒng)的輸出連于結(jié)果輸出系統(tǒng)的輸入。

2、一種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料鋪放質(zhì)量視頻間隙檢測(cè)方法。其特征在于，該間隙檢測(cè)方法由視頻圖像處理系統(tǒng)提供，具體步驟包括：

(9)從視頻采集系統(tǒng)中攝取目標(biāo)檢測(cè)區(qū)域視頻圖像；

(10)將視頻圖像數(shù)據(jù)放入系統(tǒng)內(nèi)存指定存儲(chǔ)單元；

(11)重新組合圖像數(shù)據(jù)；

(12)對(duì)重新組合圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理包括濾波去噪、閾值分割、邊緣檢測(cè)；

(13)利用掃描法逐行/列或隔行/列掃描預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)處理后的數(shù)據(jù)分析，定量分析間隙尺寸；

(14)若檢測(cè)間隙大于或等于指定閾值，則確定為缺陷疑似，并對(duì)此疑似缺陷作進(jìn)一步的定量分析，保存結(jié)果；

(15)若對(duì)連續(xù)3幀圖像的檢測(cè)均有缺陷疑似，則確定為間隙超限，并給出報(bào)警信息，按照要求停止鋪放過(guò)程；

(16)若步驟(5)的檢測(cè)間隙小于指定閾值，則繼續(xù)直至整個(gè)鋪放過(guò)程結(jié)束。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的復(fù)合材料鋪放質(zhì)量視頻檢測(cè)系統(tǒng)組成原理示意圖；

圖1中的標(biāo)號(hào)名稱：001-視頻采集系統(tǒng)，002-背景光源系統(tǒng)，003-視頻圖像處理系統(tǒng)，004-結(jié)果輸出系統(tǒng)，005-CCD攝像機(jī)，006-鏡頭，007-視頻信號(hào)傳輸接口，008-光源，009-光源電源，010-光源支架。

圖2是本發(fā)明的加工工件表面及圖像采集工作區(qū)示意圖；

圖3是本發(fā)明中重新組合方法及組合結(jié)果示意圖；

圖4是本發(fā)明中列掃描檢測(cè)方法示意圖；

圖5是本發(fā)明中間隙檢測(cè)處理流程圖。

具體實(shí)施方式