蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，包括如下步骤：—获得蜂窝芯表面的三维面形数据；—在整体蜂窝测量数据xOy平面中设置移动窗口，每次只处理移动窗口所覆盖的数据；—建立蜂窝芯的平面图像，进行蜂窝芯顶点的识别；并将图像缩小一定比例识别顶点；根据测量数据确定角点检测算法的阈值；—对识别的顶点逐个分析，确定以其为端点的蜂窝边；为分析角点建立搜索窗口；判断分析角点的类型；确定分析角点的目标角点；为蜂窝边建立矩形区域；—将每条蜂窝边测量数据中的平面毛刺去除；—将每条蜂窝边测量数据中的空间毛刺去除。

The method of burr removal in the surface shape measurement of honeycomb core

The invention discloses a honeycomb shape measurement data burr removal method, which comprises the following steps: obtain 3-D data of the honeycomb core surface; - set moving window in the whole cellular measurement data of the xOy plane, only covered with a moving window of data each time; plane image establishment of honeycomb core, identification honeycomb core points; and the image recognition according to a certain proportion of narrow vertex; corner detection algorithm to determine the threshold value of measurement data; analysis of the identification of vertices one by one, in order to determine the endpoint for the hive; analysis of corner set search window; judgment analysis of corner type; determine the angular point target analysis corner; establishment of rectangular area for cellular edge; - each hive measuring plane data of the burr removal; and each hive measuring space in the data to remove the burr.

【技术实现步骤摘要】
蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法
本专利技术涉及蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法。
技术介绍
蜂窝芯作为极佳的高强度和超轻型结构，广泛应用于航空、航天、船舶和高速列车等领域。蜂窝芯是夹层结构的轻质芯材，其上下表面经数控加工形成特定曲面，与上下两层具有相反形状的薄板用胶粘接在一起，构成蜂窝芯夹层结构。蜂窝芯曲面加工质量的好坏和加工精度的高低，决定了其与上下薄板粘接的可靠性、进而影响整个蜂窝夹层结构的性能。因此在加工后粘接前，必须对蜂窝芯复杂曲面的加工精度进行检测，检测合格的构件才能粘接薄板形成蜂窝芯夹层构件。因此需要一种测量方法，用于检测蜂窝芯加工后的复杂曲面形状精度。蜂窝芯加工表面具有非连续特征。蜂窝芯是一种多孔薄壁结构，蜂窝边厚0.05mm-0.1mm，壁形状多为正六边形，壁边长2-5mm，蜂窝边截面占其总表面积的比例小于10％，这种非连续特征导致蜂窝芯构件复杂曲面形状精度的测量困难。目前航空航天制造企业主要有两种方法检测蜂窝芯加工精度。第一种是采用标准卡板配合塞尺、依赖工人经验检测蜂窝芯表面形状精度，这种方法方便易用但测量精度有限，一般用在加工现场、特别是手动切割修形加工现场。第二种是采用和被检测蜂窝表面形状相反的金属模板，贴均匀厚度的胶膜后与蜂窝芯加工表面对靠，通过检查胶膜上压印的均匀性判断蜂窝芯加工表面的形状精度。这种方法的检测精度取决于胶膜厚度的均匀性，可作为质检手段。但是由于每一种形状的蜂窝芯材料都需要一块金属模板，而航空制造业中涉及的蜂窝芯零件种类很多，金属模板的成本高、存放场地需求大，检测不方便。因此，如何快速准确的评价蜂窝芯的形状精度已经成为制约蜂窝芯加工质量保证和加工工艺改进的瓶颈。在专利申请号为201310485345.6，名称为“一种组合框架结构蜂窝芯平面度的测量方法”的专利中，其利用高精度的刀口尺和成套的三等或以上精度等级的量块，结合高度差的计算方法，进行蜂窝芯的平面度测量。该专利提供了整体上测量蜂窝芯平面度的方法，对于蜂窝芯材料的具体面形测量精度有限。申请号为201610585321.1、201610585419.7的专利技术专利公开了一种用于蜂窝芯面形测量方法，在待测工件表面覆上一层薄膜，以一定的真空度将薄膜吸附压在蜂窝芯表面。以激光微位移传感器测量覆膜后的工件表面，获得蜂窝芯面形的测量数据。这种方法中的覆膜压在蜂窝边表面，能够将加工中形成的毛刺压倒，避免蜂窝边表面毛刺对测量精度的影响。但是测量前覆膜也使得测量过程复杂、需要增加覆膜和真空吸附装置，不适合加工现场的实时测量。如果能以激光微位移传感器测量加工后蜂窝芯表面的形貌，获得形状精度信息，将会极大简化上述过程。但直接测量过程中，蜂窝芯加工表面的毛刺也同时会被测量、进入到蜂窝芯形状测量数据中来。但毛刺的高度并不反映蜂窝芯真正的面形高度，毛刺的存在会影响蜂窝芯的面形测量精度。是否能从测量数据中将毛刺的测量数据识别并去除，是激光微位移传感器直接测量蜂窝芯形貌方法能否实现的关键之一。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制的蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，包括如下步骤：—选定蜂窝芯板中近似六边形蜂窝中的两平行边的延伸方向或所述两平行边的垂直方向作为扫描方向对待识别的蜂窝芯板进行扫描；获取并以矩阵形式存储选定蜂窝芯板的三维面形数据，以所述平行边的延伸方向作为坐标系Y轴，对应所述矩阵的行信息，平行边的垂直方向作为X轴，对应矩阵的列信息；蜂窝芯板的厚度作为矩阵中元素的数值；定义在xOy面内清晰可见的毛刺为平面毛刺；在xOy面内不可见，但其高度/厚度值偏离正常蜂窝边数据的毛刺为空间毛刺；—在整体蜂窝面形数据中xOy平面内设置移动窗口，取移动窗口中数据z坐标值的平均值为阈值，将z坐标值小于阈值的数据去除，能够将蜂窝芯孔格内的测量数据去除；—建立蜂窝芯的平面图像，通过角点检测算法识别蜂窝芯的顶点；—根据识别出的蜂窝芯的顶点，在原始测量数据中划分出包含每条蜂窝边的区域，以提取出每条蜂窝边的数据信息，即xyz的值；—将每条蜂窝边测量数据中的平面毛刺去除；—将每条蜂窝边测量数据中的空间毛刺去除；—通过设定的步长和顺序遍历所有面形数据；当前步长数据处理完成后，拼接成整体数据，得到去除空间毛刺和平面毛刺的蜂窝芯图像。作为优选的实施方式，—所述的移动窗口的尺寸，不小于2格×2格的蜂窝芯单元，所述的移动窗口沿x轴方向步进，到末尾后返回起始位置，沿y轴方向前进一个步长，继续沿着x轴方向步进，以此类推，遍历所有测量数据；所述的移动窗口，在x轴和y轴方向步进的长度分别小于其在每个方向的长度，以使相邻移动窗口留有一定重合的区域；重合区域的宽度不小于蜂窝单元宽度的一半；所述的移动窗口在数据处理后进行拼接时，重合区域各取前后移动窗口数据的一半。作为优选的实施方式，所述的蜂窝芯的顶点识别采用的角点检测算法包括Harris、SUSAN、CSS等算法；为了确保所有的顶点被识别出来，算法识别的角点数略高于顶点数；作为优选的实施方式，所述的蜂窝边区域划分的具体过程为：—采用角点检测算法识别蜂窝芯板平面投影图像，获得所述蜂窝芯板平面投影图像中的蜂窝的角点；—针对选定的角点，建立长度方向与所述两平行边延伸方向垂直的矩形搜索窗口；将所述矩形搜索框中的底边框中点置于当前分析的角点位置，计算矩形搜索窗口内其它角点所处区域位置和与所述当前分析角点的相对位置，确定所述当前分析的角点是否为六边形沿Y轴方向/平行边延伸方向的对角顶点；对角顶点按相对位置和连接的六边形边的形式，划分为人形顶点和Y形顶点；—以选定的蜂窝六边形边长作为判定所述其它角点是否为六边形其它顶点的判据，识别出蜂窝的全部顶点和干扰角点，进而识别出蜂窝芯板中六边形蜂窝芯种顶点之间的边，并划分出包含所识别的边的数据的区域。更进一步的，确定所述当前分析的角点是否为六边形沿Y轴方向的对角顶点具体如下：—将所述的矩形搜索窗口划分为：平行边判定区域：α1<α<α2和斜边判定区域α<α1，α>α2；其中，α1和α2为平行边所在的最大角度范围；—在矩形区域中如果在区域α1<α<α2中存在角点，则当前分析角点为人形顶点；否则，判定当前分析角点为Y形顶点；—选定的所述平行边为蜂窝中的双层边，即粘接相邻蜂窝六边形的边；在所述的矩形搜索窗口中选定与所述当前分析角点，即识别出的Y形顶点和人形顶点对应的目标角点；当分析角点为人形顶点时，其目标角点为距离分析角点的长度最接近双层边长度的角点；分析角点和目标角点之间为蜂窝中的平行边；分析角点和目标角点之间的角点为多余角点，删除；当分析角点为Y形顶点时，其两个目标角点在两个斜边判定区域中分别分析；在两个区域内，目标角点分别为距离分析角点的长度最接近单层边长度的角点；分析角点和目标角点之间为所要确定的分别为斜边1和斜边2；分析角点和目标角点之间的角点为多余角点，删除。作为优选的实施方式，所述的平面毛刺去除在xOy平面进行，包括粗略去除和精细去除；毛刺的粗略去除时，将剩余的蜂窝边数据的xy坐标拟合成一条直线，将距离该曲线超过d1的点去除；将该过程重复m1次，逐渐减小d1的取值；最后一次d1的取值为蜂窝边宽度的1.5倍；毛刺的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征在于包括如下步骤：—选定蜂窝芯板中近似六边形蜂窝中的两平行边的延伸方向或所述两平行边的垂直方向作为扫描方向对待识别的蜂窝芯板进行扫描；获取并以矩阵形式存储选定蜂窝芯板的三维面形数据，以所述平行边的延伸方向作为坐标系Y轴，对应所述矩阵的行信息，平行边的垂直方向作为X轴，对应矩阵的列信息；蜂窝芯板的厚度作为矩阵中元素的数值；定义在xOy面内清晰可见的毛刺为平面毛刺；在xOy面内不可见，但其高度/厚度值偏离正常蜂窝边数据的毛刺为空间毛刺；—在整体蜂窝面形数据的xOy面内中设置移动窗口，取移动窗口中数据的z坐标值的平均值为阈值，将z坐标值小于阈值的数据去除，能够将蜂窝芯孔格内的测量数据去除；—建立蜂窝芯的平面图像，通过角点检测算法识别蜂窝芯的顶点；—根据识别出的蜂窝芯的顶点，在原始测量数据中划分出包含每条蜂窝边的区域，以提取出每条蜂窝边的数据信息，即xyz的值；—将每条蜂窝边测量数据中的平面毛刺去除；—将每条蜂窝边测量数据中的空间毛刺去除；—通过设定的步长和顺序遍历所有面形数据；当前步长数据处理完成后，拼接成整体数据，得到去除空间毛刺和平面毛刺的蜂窝芯图像。...

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征在于包括如下步骤：—选定蜂窝芯板中近似六边形蜂窝中的两平行边的延伸方向或所述两平行边的垂直方向作为扫描方向对待识别的蜂窝芯板进行扫描；获取并以矩阵形式存储选定蜂窝芯板的三维面形数据，以所述平行边的延伸方向作为坐标系Y轴，对应所述矩阵的行信息，平行边的垂直方向作为X轴，对应矩阵的列信息；蜂窝芯板的厚度作为矩阵中元素的数值；定义在xOy面内清晰可见的毛刺为平面毛刺；在xOy面内不可见，但其高度/厚度值偏离正常蜂窝边数据的毛刺为空间毛刺；—在整体蜂窝面形数据的xOy面内中设置移动窗口，取移动窗口中数据的z坐标值的平均值为阈值，将z坐标值小于阈值的数据去除，能够将蜂窝芯孔格内的测量数据去除；—建立蜂窝芯的平面图像，通过角点检测算法识别蜂窝芯的顶点；—根据识别出的蜂窝芯的顶点，在原始测量数据中划分出包含每条蜂窝边的区域，以提取出每条蜂窝边的数据信息，即xyz的值；—将每条蜂窝边测量数据中的平面毛刺去除；—将每条蜂窝边测量数据中的空间毛刺去除；—通过设定的步长和顺序遍历所有面形数据；当前步长数据处理完成后，拼接成整体数据，得到去除空间毛刺和平面毛刺的蜂窝芯图像。2.根据权利要求1所述的蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征还在于：所述的移动窗口的尺寸，不小于2格×2格的蜂窝芯单元，所述的移动窗口沿x轴方向步进，到末尾后返回起始位置，沿y轴方向前进一个步长，继续沿着x轴方向步进，以此类推，遍历所有测量数据；所述的移动窗口，在x轴和y轴方向步进的长度分别小于其在每个方向的长度，以使相邻移动窗口留有一定重合的区域；重合区域的宽度不小于蜂窝单元宽度的一半；所述的移动窗口在数据处理后进行拼接时，重合区域各取前后移动窗口数据的一半。3.根据权利要求1所述的蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征还在于：所述的蜂窝芯的顶点识别采用的角点检测算法包括Harris、SUSAN、CSS等算法；为了确保所有的顶点被识别出来，算法识别的角点数略高于顶点数。4.根据权利要求1所述的蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征还在于所述的蜂窝边区域划分的具体过程为：—采用角点检测算法识别蜂窝芯板平面投影图像，获得所述蜂窝芯板平面投影图像中的蜂窝的角点；—针对选定的角点，建立长度方向与所述两平行边延伸方向垂直的矩形搜索窗口；将所述矩形搜索框中的底边框中点置于当前分析的角点位置，计算矩形搜索窗口内其它角点所处区域位置和与所述当前分析角点的相对位置，确定所述当前分析的角点是否为六边形沿Y轴方向/平行边延伸方向的对角顶点；对角顶点按相对位置和连接的六边形边的形式，划分为人形顶点和Y形顶点；—以选定的蜂窝六边形边长作为判定所述其它角点是否为六边形其它顶点的判据，识别出蜂窝的全部顶点和干扰角点，进而识别出蜂窝芯板中六边形蜂窝芯种顶点之间的边，并划分出包含所识别的边的数据的区域。5.根据权利要求4所述的蜂窝芯面形测量数据毛刺去除方法，其特征还在于确定所述当前分析的角点是否为六边形沿Y轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：康仁科，董志刚，秦炎，朱祥龙，贾振元，司立坤，杨洁，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21