一种航空发动机缺陷检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种航空发动机缺陷检测方法及系统，方法包括：对标准航空发动机进行三维扫描，获取所述标准航空发动机的三维模型和各个采集视角下的标准二维图像；对待检测的航空发动机进行定位得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系；根据所述相对位置关系采集与所述标准航空发动机的所述采集视角相对应角度的所述待检测的航空发动机的二维图像；与所述标准二维图像进行比对，从所述待检测的航空发动机的二维图像中筛选出缺陷图像，确认所述缺陷图像对应的区域是否为缺陷区域。对发动机在调装过程中存在的错装、漏装、多装和位置不匹配等缺陷进行快速、有效检测。效检测。效检测。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机缺陷检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及机械制造
，尤其涉及一种航空发动机缺陷检测方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空发动机设计方案和生产制造工艺的不断发展，发动机零部件数目、型号以及装配工艺变得越来越复杂，作为发动机制造的最后环节，发动机装配的效率和稳定性对发动机的质量、性能和生产效率有着重要影响。目前航空发动机的装配工作主要是由人工或人工辅助完成，零件装配精度的高低和稳定性依赖于装配工人的技艺水平和操作经验。这种装配方式存在两方面的问题，第一，不同工人的经验和技艺差异会对发动机装配的质量和生产效率产生极大影响；第二，航空发动机零部件数目繁多、型号规格相似、装配工艺繁杂，人工装配过程中错装、漏装现象时有发生，严重影响了装配的质量和效率。
[0003]现有技术中缺乏一种航空发动机智能装配中的缺陷检测方法及系统。
[0004]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有的问题，提供一种航空发动机缺陷检测方法及系统。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：
[0007]一种航空发动机缺陷检测方法，包括如下步骤：S1：对标准航空发动机进行三维扫描，获取所述标准航空发动机的三维模型和各个采集视角下的标准二维图像，包括：将所述标准航空发动机视为圆柱体，将所述圆柱体沿底面直径对等分为第一半圆柱体和第二半圆柱体，在所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体分别设置挂载的至少一个采集相机，所述采集相机依次在竖直方向、水平方向扫描多次直至全面覆盖所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体的表面得到各个所述采集视角下的所述标准二维图像；S2：对待检测的航空发动机进行定位得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系；S3：根据所述相对位置关系采集与所述标准航空发动机的所述采集视角相对应角度的所述待检测的航空发动机的二维图像，包括：将所述待检测的航空发动机视为圆柱体，将所述圆柱体沿底面直径对等分为第三半圆柱体和第四半圆柱体，在所述第三半圆柱体和所述第四半圆柱体分别设置挂载的至少一个采集相机，所述采集相机依次在竖直方向、水平方向扫描多次直至全面覆盖所述第三半圆柱体和所述第四半圆柱体的表面得到各个所述采集视角相对应角度下的所述待检测的航空发动机的二维图像；S4：与所述标准二维图像进行比对，从所述待检测的航空发动机的二维图像中筛选出缺陷图像，确认所述缺陷图像对应的区域是否为缺陷区域。
[0008]优选地，对待检测的航空发动机进行定位得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系包括：对所述待检测的航空发动机的局部特征区域进行三维
扫描得到三维模型，将所述待检测的航空发动机的三维模型与所述标准航空发动机的三维模型进行匹配，利用采样一致性初始配准算法和最近点迭代算法，解算出所述待检测的发动机相对所述标准航空发动机的相对位置关系。
[0009]优选地，解算出所述待检测的发动机相对所述标准航空发动机的相对位置关系包括：采用最近点迭代算法得到所述待检测的航空发动机的点云a和所述标准航空发动机的点云b刚体变换矩阵T，包括如下步骤：对所述标准航空发动机的点云b进行点采样，得到采样点集s；在所述待检测的航空发动机的点云a中寻找所述采样点集s的最近对应点，得到点对集合c；对所述点对集合c中的点云进行加权处理，并基于点云距离和法向剔除所述点对集合c和所述采样点集s中的无效点对；应用目标能量函数来优化所述点对集合c中剩余点对的点对距离，得到刚体变换Ti，所述刚体编号Ti对所述采样点集s进行刚体变换；直到目标能量函数优化停止：T＝Tn*......T1*T0；其中，目标能量函数表示为argmin
T
＝∑||T*b
‑
a||2，表示最小化所述待检测的航空发动机的点云a和所述标准航空发动机的点云b两幅点云对应点之间的距离，其中*表示变换矩阵T对b进行坐标变换。
[0010]优选地，从所述待检测的航空发动机的二维图像中通过与所述标准航空发动机的标准二维图像进行全局特征比对得到所述缺陷图像，包括如下步骤：采用图像差分算法获取所述待检测的航空发动机的二维图像与所述标准航空发动机的标准二维图像的差分图像；对所述待检测的航空发动机的二维图像进行滤波得到滤波后的所述待检测的航空发动机的二维图像；基于特征匹配方法对滤波后的所述待检测的航空发动机的二维图像与所述标准航空发动机的标准二维图像进行特征提取和特征比对，结合差分图像得到所述缺陷图像。
[0011]优选地，确认所述缺陷图像对应的区域是否为所述缺陷区域包括：对所述缺陷图像进行差分计算，提取差异区域，并利用所述差异区域开展基于孪生网络和菱形搜索算法的图像局部匹配提取所述缺陷区域得到检测结果。
[0012]优选地，根据所述缺陷图像中所述缺陷区域的二维坐标解算三维坐标并得到在所述待检测的航空发动机缺陷的位置。
[0013]本专利技术还提供一种航空发动机缺陷检测系统，用于实现如上任一所述的方法，包括检测平台单元、机械臂单元、测量单元和处理单元；所述检测平台单元，用于放置航空发动机；所述航空发动机包括所述标准航空发动机和所述待检测的航空发动机；所述机械臂单元，设置在所述检测平台单元上且与所述测量单元连接，用于带动所述测量单元进行空间姿态变化；所述测量单元，用于跟随所述机械臂单元进行空间姿态变化采集所述航空发动机的图像；所述处理单元，用于控制所述机械臂单元进行空间姿态变化、接受所述测量单元采集的图像并进行处理得到所述航空发动机的检测结果。
[0014]优选地，所述检测平台单元包括主体、滑轨和立柱；所述主体是两侧距离可伸缩的凹形结构；所述滑轨分别设置在所述凹形结构的两侧，所述机械臂单元分别设置在所述滑轨上；所述立柱设置在所述凹形结构的中间，所述航空发动机放置在所述立柱上。
[0015]优选地，所述测量单元包括：彩色相机，用于采集所述航空发动机外表面的颜色信息，所述颜色信息用于缺陷检测；投影仪，用于向所述航空发动机的外表面投射特定编码的光栅条纹信息；工业黑白相机，用于采集所述投影仪投射到所述航空发动机的外表面的条纹信息,所述条纹信息用于三维重建。
[0016]优选地，所述处理单元还用于：根据所述航空发动机的三维模型的规格尺寸大小、所述彩色相机的视野大小、所述彩色相机的分辨率对所述机械臂单元进行空间姿态变化的路径规划；和/或，根据所述二维图像和所述三维模型得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系；和/或，根据所述路径规划和所述相对位置关系控制所述机械臂在所述滑轨上运动和/或多个自由度上运动对所述待检测的航空发动机进行图像采集得到与所述标准航空发动机采集视角相对应角度的图像。
[0017]本专利技术的有益效果为：提供一种航本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对标准航空发动机进行三维扫描，获取所述标准航空发动机的三维模型和各个采集视角下的标准二维图像，包括：将所述标准航空发动机视为圆柱体，将所述圆柱体沿底面直径对等分为第一半圆柱体和第二半圆柱体，在所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体分别设置挂载的至少一个采集相机，所述采集相机依次在竖直方向、水平方向扫描多次直至全面覆盖所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体的表面得到各个所述采集视角下的所述标准二维图像；S2：对待检测的航空发动机进行定位得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系；S3：根据所述相对位置关系采集与所述标准航空发动机的所述采集视角相对应角度的所述待检测的航空发动机的二维图像，包括：将所述待检测的航空发动机视为圆柱体，将所述圆柱体沿底面直径对等分为第三半圆柱体和第四半圆柱体，在所述第三半圆柱体和所述第四半圆柱体分别设置挂载的至少一个采集相机，所述采集相机依次在竖直方向、水平方向扫描多次直至全面覆盖所述第三半圆柱体和所述第四半圆柱体的表面得到各个所述采集视角相对应角度下的所述待检测的航空发动机的二维图像；S4：与所述标准二维图像进行比对，从所述待检测的航空发动机的二维图像中筛选出缺陷图像，确认所述缺陷图像对应的区域是否为缺陷区域。2.如权利要求1中所述的航空发动机缺陷检测方法，其特征在于，对待检测的航空发动机进行定位得到所述待检测的航空发动机与所述标准航空发动机的相对位置关系包括：对所述待检测的航空发动机的局部特征区域进行三维扫描得到三维模型，将所述待检测的航空发动机的三维模型与所述标准航空发动机的三维模型进行匹配，利用采样一致性初始配准算法和最近点迭代算法，解算出所述待检测的发动机相对所述标准航空发动机的相对位置关系。3.如权利要求2中所述的航空发动机缺陷检测方法，其特征在于，解算出所述待检测的发动机相对所述标准航空发动机的相对位置关系包括：采用最近点迭代算法得到所述待检测的航空发动机的点云a和所述标准航空发动机的点云b刚体变换矩阵T，包括如下步骤：对所述标准航空发动机的点云b进行点采样，得到采样点集s；在所述待检测的航空发动机的点云a中寻找所述采样点集s的最近对应点，得到点对集合c；对所述点对集合c中的点云进行加权处理，并基于点云距离和法向剔除所述点对集合c和所述采样点集s中的无效点对；应用目标能量函数来优化所述点对集合c中剩余点对的点对距离，得到刚体变换Ti，所述刚体编号Ti对所述采样点集s进行刚体变换；直到目标能量函数优化停止：T＝Tn*......T1*T0；其中，目标能量函数表示为argmin
T
＝∑||T*b
‑
a||2，表示最小化所述待检测的航空发动机的点云a和所述标准航空发动机的点云b两幅点云对应点之间的距离，其中*表示变换矩阵T对b进行坐标变换。
4.如权利要求3中所述的航空发动机缺陷检测方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任茂栋，王科，冯超，张锦阳，
申请(专利权)人：新拓三维技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：