[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

权利要求书

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；

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；

采用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；

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，并计算圆内存在的其他邻域点数n_p；

步骤S304、计算边界参数n_b＝1-n_p/K，K为设定的搜索邻域点个数；

步骤S305、将边界参数n_b与设定阈值进行比较，取边界参数大于阈值的点为边界点，对点云中每一点进行此计算，从而检测出边界点云；

步骤S4包括：

步骤S401、首先输入某一个孔的边界点云数据，记为P₀；

步骤S402、通过Hyperfit算法将输入的点云数据拟合为一个圆，得到圆心坐标与半径数据R_i；

步骤S403、计算输入的所有边界点到拟合结果的距离D，D＝|d-R_i|，将小于带宽B的点取为下一次输入点云数据P_i+1；

步骤S404、将此次拟合得到的半径R_i与上一次拟合得到的半径进行比较，计算差值△R_i＝R_i-R_i-1，如果大于预设阈值，继续算法，否则停止算法，输出最后一次的拟合参数；

步骤S405、将点云数据P_i+1作为输入数据，重复步骤S402至S404；

步骤S406、在原始数据中，根据步骤S404检测到的孔心坐标，以其为圆心，以比理论孔径稍小数值为直径，在主平面上作圆柱的正截面，以主平面法向为轴向，作圆柱形包围盒；

步骤S407、把包围盒中的点云数据存为孔底数据；

步骤S408、计算孔底数据到主平面的距离，作为孔的检测深度；

步骤S409、将检测到的孔深度与堵塞标准相比较，将小于标准值的孔记为堵塞孔，在点云数据中用红色标注，统计检测到的孔数与堵塞孔数并计算通孔率n_t，有以下关系：

其中n_d为检测到的堵塞孔数，n为检测到的所有孔数。