一种在线监测打磨质量的方法技术

本发明专利技术涉及一种在线监测打磨质量的方法。该方法包括：将打磨合格表面颜色的像素值设定为判断打磨质量合格的标准像素值；通过视觉检测系统采集打磨后监测区域不同的像素值；将获得的不同像素值与标准像素值比较判断，落在标准像素值的判定范围内时，判定打磨质量合格，落在判定范围之外时，判定打磨质量不合格；对于不合格的监测区域，其像素值小于判定范围的最小值时，符合重复打磨条件，当像素值大于判定范围的最大值时，不符合重复打磨条件；打磨质量合格的，保持原打磨参数对下一打磨区域打磨，对于符合重复打磨的，调整打磨参数进行重复打磨直到合格，对于不符合重复打磨的不合格监测区域，终止打磨操作，零件报废。

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测打磨质量的方法
本专利技术涉及曲面零件表面打磨
，特别是涉及一种在线监测打磨质量的方法。
技术介绍
在飞机制造过程中，应用到许多各种类型的空间曲面复合材料(如碳纤维、玻璃纤维)结构件，这些零件喷涂前需要对表面进行打磨。打磨一般分两种工艺：一种是直接打磨零件表面碳纤维层外表面的厚度约0.01-0.15的树脂层，树脂层打磨要求打磨后不得破坏纤维层；一种是打磨在树脂层外表面手工涂抹的缩孔、针孔腻子填料层，厚度不均匀，要求打磨后不破坏涂腻子层前的表面(只打磨掉腻子层)。要想确保自动化打磨质量，主要解决两个问题：一是如何控制每次打磨时的厚度精度，二是如何测量打磨前的树脂层或填料层厚度，根据厚度值确定打磨参数，或者通过表面打磨质量进行检测，达到质量要求后，即可停止打磨。第一个问题通过本专利技术人的另一个专利技术已得到解决。第二个问题，通过现有技术测量厚度比较困难，必须找到更好的办法来控制打磨厚度值，并对打磨后表面质量进行在线检测，才能解决机器人自动化打磨问题。目前，两种打磨主要采用手工打磨工艺，手工打磨通过目测打磨表面颜色来控制打磨质量，在打磨过程中通过打磨表面颜色判定，判定结果分为三种：打磨不充分、打磨合格、不合格(已经破坏纤维层)。对打磨不充分部位依据已有经验补充打磨。由于手工打磨过程中粉尘和噪音污染严重、效率低、人工成本高、打磨质量不稳定，自动化打磨是未来发展的主要趋势，要求更准确高效的检测打磨质量的方法，因此，专利技术人提供了一种在线监测打磨质量的方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种在线监测打磨质量的方法，能够对打磨后表面质量进行颜色识别，并通过颜色像素值，来进行打磨质量判定，并能根据监测结果规划下一步打磨程序，从而能够实现对复材结构件表面的高质量自动化打磨，解决了现有手工打磨质量不稳定的问题。本专利技术的实施例提出了一种在线监测打磨质量的方法，该方法包括：设定标准像素值，将打磨合格表面颜色的像素值作为检验标准，设定为判断打磨质量合格的标准像素值；采集监测区域的像素值，在打磨过程中，通过视觉检测系统采集打磨后表面的颜色，获得监测区域不同的像素值；判定打磨质量是否合格，将获得的监测区域不同的像素值与设定的所述标准像素值进行比较判断，当监测区域的像素值落在所述标准像素值的判定范围内时，判定所述监测区域的打磨质量合格，当监测区域的像素值差值落在所述标准像素值的判定范围之外时，判定所述监测区域的打磨质量不合格；判定是否符合重复打磨，对于判定为不合格的监测区域，其打磨表面颜色的像素值小于所述标准像素值的判定范围的最小值时，判定该不合格监测区域符合重复打磨条件，当像素值大于所述标准像素值的判定范围的最大值时，判定该不合格的所述监测区域不符合重复打磨条件；对判定结果进行处理，对于判定为打磨质量合格的监测区域，保持原打磨参数对下一个打磨区域进行打磨，对于判定为符合重复打磨的不合格监测区域，调整打磨参数对该监测区域进行重复打磨直到合格，对于判定为不符合重复打磨的不合格监测区域，终止打磨操作，零件报废。进一步地，所述打磨合格表面颜色的像素值为a，标准像素值的判定范围为X，X∈[a-b,a+b],其中，a﹥b，且a和b均为正整数。进一步地，所述视觉检测系统包括CCD彩色摄像头和多光谱光源，所述多光谱光源与所述CCD彩色摄像头均通过安装架安装在打磨头旁，所述多光谱光源设在所述CCD彩色摄像头的正下方。进一步地，所述打磨头和所述视觉检测系统的安装架均可拆卸的安装在自动化打磨机器人的恒力执行器输出端。进一步地，所述视觉检测系统通过安装架安装在多坐标移动机构上，用于在打磨后采集打磨表面的颜色，获得打磨表面的像素值。进一步地，在所述采集监测区域的像素值的方法中还包括，通过所述多光谱光源对监测区域进行多光谱拍摄，在改变波长的同时，根据实施8次拍摄的灰度图像，获得不同的像素值，用于颜色分析。进一步地，在所述判定打磨质量是否合格的方法中还包括，设置不合格报警信号，当判定打磨质量不合格的检测区域时，触发所述不合格报警信号。进一步地，在所述判定是否符合重复打磨的方法中还包括，设置了零件报废的报警信号，当判定为不符合重复打磨的不合格监测区域时，触发所述零件报废的报警信号。进一步地，在所述对判定结果进行处理的方法中还包括，对于符合重复打磨条件的不合格监测区域，记录该监测区域的位置信息，并调整打磨参数继续对该检测区域打磨，所述调整打磨参数至少包括加大打磨正压力、增加打磨头转速或降低打磨头进给速度。进一步地，在所述对判定结果进行处理的方法中还包括，对于不符合重复打磨条件的不合格监测区域，终止打磨操作，零件报废后，并调整打磨参数对下一个零件进行打磨，所述调整打磨参数至少包括降低打磨正压力、减小打磨头转速或加大进给速度。综上，本专利技术在机器人自动化打磨中设置了搭载有多光谱模式的视觉检测系统，通过彩色相机二值化颜色识别法区分零件表面打磨状态，将打磨后合格表面颜色准确地用像素值(加公差范围)来标定，在打磨过程中，摄像头能实时跟踪打磨头打磨后的表面进行拍摄，将检测的打磨后表面像素值与合格表面像素值进行实时比较，比较结果可用来闭环控制机器人自动化打磨程序，解决了复合材料表面涂层厚度不能测量和打磨质量无法测量的难题，提高了打磨效率和质量，实现了复合材料表面的高质量自动化打磨。本专利技术的技术还可用于风电叶片、机车车身、游艇、机车车厢等不同材料的平面或曲面零件的机器人打磨的质量在线检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例的一种在线监测打磨质量的方法的应用场景示意图。图2是在线监测打磨质量的方法的流程示意图。图中：100-机械臂；200-恒力执行器；300-打磨头；400-视觉检测系统；401-安装架；402-CCD彩色摄像头；403-多光谱光源；500-被打磨零件；600-零件工装。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。图1是大尺寸曲面壁板的打磨示意图。如图所示，以大尺寸曲面飞机壁板的打磨为例，通常，自动化打磨机器人的机械臂100的末端连接有恒力执行器200，将被打磨零件500装在零件工装600上，经实践证明，打磨质量与打磨后表面颜色有关，打磨表面不同颜色的像素值对应不同的打磨质量，通过分析打磨表面颜色，能够准确监测质量，因此本专利技术在打磨头300旁边安装了视觉检测系统400，在零件打磨完成后，通过视觉检测系统400采集打磨表面颜色的像素值进行分析，可准确监控打磨质量，并能根据检测结果规划下一步打磨程序，从而能实现对复合材料结构件表面高质量自动化打磨。图2是本专利技术实施例的一种在线监测打磨质量的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线监测打磨质量的方法，其特征在于，包括：设定标准像素值，将打磨合格表面颜色的像素值作为检验标准，设定为判断打磨质量合格的标准像素值；采集监测区域的像素值，在打磨过程中，通过视觉检测系统采集打磨后表面的颜色，获得监测区域不同的像素值；判定打磨质量是否合格，将获得的监测区域不同的像素值与设定的所述标准像素值进行比较判断，当监测区域的像素值落在所述标准像素值的判定范围内时，判定所述监测区域的打磨质量合格，当监测区域的像素值差值落在所述标准像素值的判定范围之外时，判定所述监测区域的打磨质量不合格；判定是否符合重复打磨，对于判定为不合格的监测区域，其打磨表面颜色的像素值小于所述标准像素值的判定范围的最小值时，判定该不合格监测区域符合重复打磨条件，当像素值大于所述标准像素值的判定范围的最大值时，判定该不合格的所述监测区域不符合重复打磨条件；对判定结果进行处理，对于判定为打磨质量合格的监测区域，保持原打磨参数对下一个打磨区域进行打磨，对于判定为符合重复打磨的不合格监测区域，调整打磨参数对该监测区域进行重复打磨直到合格，对于判定为不符合重复打磨的不合格监测区域，终止打磨操作，零件报废。

【技术特征摘要】
1.一种在线监测打磨质量的方法，其特征在于，包括：设定标准像素值，将打磨合格表面颜色的像素值作为检验标准，设定为判断打磨质量合格的标准像素值；采集监测区域的像素值，在打磨过程中，通过视觉检测系统采集打磨后表面的颜色，获得监测区域不同的像素值；判定打磨质量是否合格，将获得的监测区域不同的像素值与设定的所述标准像素值进行比较判断，当监测区域的像素值落在所述标准像素值的判定范围内时，判定所述监测区域的打磨质量合格，当监测区域的像素值差值落在所述标准像素值的判定范围之外时，判定所述监测区域的打磨质量不合格；判定是否符合重复打磨，对于判定为不合格的监测区域，其打磨表面颜色的像素值小于所述标准像素值的判定范围的最小值时，判定该不合格监测区域符合重复打磨条件，当像素值大于所述标准像素值的判定范围的最大值时，判定该不合格的所述监测区域不符合重复打磨条件；对判定结果进行处理，对于判定为打磨质量合格的监测区域，保持原打磨参数对下一个打磨区域进行打磨，对于判定为符合重复打磨的不合格监测区域，调整打磨参数对该监测区域进行重复打磨直到合格，对于判定为不符合重复打磨的不合格监测区域，终止打磨操作，零件报废。2.根据权利要求1所述的在线监测打磨质量的方法，其特征在于，所述打磨合格表面颜色的像素值为a，标准像素值的判定范围为X，X∈[a-b,a+b],其中，a﹥b，且a和b均为正整数。3.根据权利要求1所述的在线监测打磨质量的方法，其特征在于，所述视觉检测系统包括CCD彩色摄像头和多光谱光源，所述多光谱光源与所述CCD彩色摄像头均通过安装架安装在打磨头旁，所述多光谱光源设在所述CCD彩色摄像头的正下方。4.根据权利要求3所述的在线监测打...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红军，孙立冬，孟玉华，于荣，赵福龙，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11