一种预制体视觉检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种预制体视觉检测装置及方法，所述方法包括：获取若干幅编织预制体局部图像；对采集的图像进行拼接，获得整幅预制体图像；根据位置几何特征参数匹配定位模板，识别图像特征点；建立相机坐标系以及纤维预制体坐标系，在纤维预制体坐标系下建立示迹线的搜索区域，并将示迹线的搜索区域通过仿射变换转换到相机坐标系下；根据模板示迹线位置，设置搜索卡尺，分别搜索全域预制体纱线信息；对预制体纱线信息进行处理，实现预制体尺寸及示迹线距离检测、经纱及纬纱数量检测及经向及纬向纱线密度检测。本发明专利技术可实现编织预制体图像自动采集及视觉检测，有效解决高性能复合材料预制体人工检测精度低、检测方法落后及检测效率低等问题。率低等问题。率低等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种预制体视觉检测装置及方法


[0001]本专利技术属于编织复合材料预制体视觉检测
，具体涉及一种预制体视觉检测装置及方法。

技术介绍

[0002]三维编织复合材料是三维编织技术和现代复合材料技术相结合的产物，三维编织复合材料预制体为其增强体结构。在预制体中，纱线和纤维束按不同的取向相互交织在一起，形成一个不分层的整体结构。由三维编织复合材料预制体增强生成的三维编织复合材料以其高比刚度、高比强度以及优良的抗冲击，抗分层性能被广泛应用于航空航天领域之中。
[0003]三维编织复合材料的性能取决于其预制体的结构参数。为了生成满足需求的编织复合材料，首先需对编织预制体的参数进行测量和控制。因此，编织预制体表面的纱线密度参数至关重要。然而，目前对于编织预制体表面纱线密度仍采用人工检测距离、点数纱线数量计算而得，该检测手段存在效率低、检测精度差、容易受主观因素影响等问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的上述技术缺陷，本专利技术提出了一种预制体视觉检测装置。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案为：一种预制体视觉检测装置，包括光源装置、图像采集模块、第一移动机构、视觉检测控制系统、第二移动机构、视觉检测系统平台；
[0006]所述图像采集模块、光源装置设置在第一移动机构上，所述图像采集模块用于采集待检测编织预制体图像，所述光源装置用于照亮待检测编织预制体，所述第一移动机构在视觉检测控制系统的控制下沿相反的第一方向、第二方向移动；
[0007]所述第二移动机构置于视觉检测平台上，用于放置待检测编织预制体，且所述第二移动机构在视觉检测控制系统的控制下能在视觉检测平台上沿相反的第三方向、第四方向移动，以使图像采集模块能够采集到多幅待检测编织预制体图像；
[0008]所述视觉检测系统平台与图像采集模块连接，用于控制图像采集模块进行图像采集并对采集的图像进行拼接还原出整幅待检测编织预制体图像并根据还原后的待检测编织预制体图像确定待检测编织预制体尺寸及示迹线距离、经纱及纬纱数量及经纱及纬纱密度。
[0009]优选地，所述图像采集模块采用线扫相机。
[0010]优选地，所述视觉检测系统平台对采集的图像进行拼接还原出整幅待检测编织预制体图像并根据还原后的待检测编织预制体图像确定待检测编织预制体尺寸及示迹线距离、经纱及纬纱数量及经纱及纬纱密度的具体方法为：
[0011]步骤1：对采集的图像进行拼接，获得整幅预制体图像；
[0012]步骤2：根据位置几何特征参数匹配定位模板，识别图像特征点；
[0013]步骤3：建立相机坐标系，通过搜索纤维预制体中图像特征点建立纤维预制体坐标
系，在纤维预制体坐标系下建立示迹线的搜索区域，并将示迹线的搜索区域通过仿射变换转换到相机坐标系下；
[0014]步骤4：根据模板示迹线位置，设置搜索卡尺，分别搜索全域预制体纱线信息；
[0015]步骤5：对预制体纱线信息进行处理，实现预制体尺寸及示迹线距离检测、经纱及纬纱数量检测及经向及纬向纱线密度检测。
[0016]优选地，根据位置几何特征参数匹配定位模板的具体方法为：
[0017]根据边缘点位置差异性相似性、相位差异相似性和图像特征点边缘的显著性系数建立综合相似性度量，根据综合相似性度量值判断模板是否匹配，其中，综合相似性度量的计算公式为：
[0018]P(a
k
,b
l
)＝P
loc
(a
k
,b
l
)
·
P
pha
(a
k
,b
l
)
·
η
bl
[0019]式中，a
k
为模板预制体图像明显特征边缘，b
l
为匹配预制体图像明显特征边缘，P
loc
(a
k
,b
l
)为利用位置差异性得到a
k
与b
l
相似性，P
pha
(a
k
,b
l
)为利用边缘梯度相位差异得到a
k
和b
l
相似性，η
bl
为图像特征点边缘的显著性系数。
[0020]优选地，图像特征点边缘的显著性系数的确定方法为：
[0021][0022]式中：ta为切线方向；gr为梯度幅值；dir为梯度方向；con为边缘两侧的灰度对比度差异；res为领域野点抑制值；l为边缘线；w1、w2、w3、w4分别为各特征分量对应权重因子，w1+w2+w3+w4＝1；σ1、σ2、σ3、σ4分别对应控制显著性值随各分量变化快慢的量；τ1、τ2、τ3、τ4分别为各分量的归一化系数。
[0023]优选地，相机坐标系与纤维预制体坐标系的转换关系为
[0024][0025]式中：(X
TP
,Y
TP
)为图像特征点在相机坐标系下的位置；(X
SP
,Y
SP
)为图像特征点在碳纤维预制体坐标系下位置；θ
x
、θ
y
分别为碳纤维预制体坐标系与相机坐标系在x和y方向的夹角；(X
T0
,Y
T0
)为碳纤维预制体坐标系与相机坐标系的偏移量。
[0026]优选地，根据匹配模板示迹线位置，设置预制体图像搜索卡尺，搜索全域预制体纱线信息的具体方法为：
[0027]依据搜索区域的宽度、搜索起点、搜索长度和单个卡尺的搜索宽度建立搜索卡尺；
[0028]在预制体纱线搜索区域建立多个搜索卡尺，在搜索卡尺的搜索方向，确定搜索长度和宽度区域图像在投影图像的平均像数值并计算投影图像对比度将对比度大于阈值搜索卡尺边界为在预制体纱线获得的边界，即纱线位置。
[0029]优选地，投影数据对比度为
[0030]C＝∑δ(i,j)2P
δ
(i,j)
[0031]式中：δ(i,j)＝|i
‑
j|为相邻像素i,j间灰度差；P
δ
(i,j)为相邻像素间i,j间的灰
度差为δ的像素分布概率。
[0032]优选地，对预制体纱线信息进行处理，实现预制体尺寸及示迹线距离检测、经纱及纬纱数量检测及经向及纬向纱线密度检测，具体方法为：
[0033]依据步骤4确定的纱线的位置，计算经线和纬线的交点，通过点与点距离计算预制体尺寸及示迹线距离；
[0034]在碳纤维预制体坐标系下建立经纬密区域，利用搜索卡尺及对比度以及边界统计经纱及纬纱数量，获取经纱和纬纱起点和终点距离，依据距离与数量比值计算经纱和纬纱的密度。
[0035]本专利技术还提出了一种预制体视觉检测方法，具体步骤为：
[0036]获取若干幅编织预制体局部图像；
[0037]对采集的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制体视觉检测装置，其特征在于，包括光源装置、图像采集模块、第一移动机构、视觉检测控制系统、第二移动机构、视觉检测系统平台；所述图像采集模块、光源装置设置在第一移动机构上，所述图像采集模块用于采集待检测编织预制体图像，所述光源装置用于照亮待检测编织预制体，所述第一移动机构在视觉检测控制系统的控制下沿相反的第一方向、第二方向移动；所述第二移动机构置于视觉检测平台上，用于放置待检测编织预制体，且所述第二移动机构在视觉检测控制系统的控制下能在视觉检测平台上沿相反的第三方向、第四方向移动，以使图像采集模块能够采集到多幅待检测编织预制体图像；所述视觉检测系统平台与图像采集模块连接，用于控制图像采集模块进行图像采集并对采集的图像进行拼接还原出整幅待检测编织预制体图像并根据还原后的待检测编织预制体图像确定待检测编织预制体尺寸及示迹线距离、经纱及纬纱数量及经纱及纬纱密度。2.根据权利要求1所述的预制体视觉检测装置，其特征在于，所述图像采集模块采用线扫相机。3.根据权利要求1所述的预制体视觉检测装置，其特征在于，所述视觉检测系统平台对采集的图像进行拼接还原出整幅待检测编织预制体图像并根据还原后的待检测编织预制体图像确定待检测编织预制体尺寸及示迹线距离、经纱及纬纱数量及经纱及纬纱密度的具体方法为：步骤1：对采集的图像进行拼接，获得整幅预制体图像；步骤2：根据位置几何特征参数匹配定位模板，识别图像特征点；步骤3：建立相机坐标系，通过搜索纤维预制体中图像特征点建立纤维预制体坐标系，在纤维预制体坐标系下建立示迹线的搜索区域，并将示迹线的搜索区域通过仿射变换转换到相机坐标系下；步骤4：根据模板示迹线位置，设置搜索卡尺，分别搜索全域预制体纱线信息；步骤5：对预制体纱线信息进行处理，实现预制体尺寸及示迹线距离检测、经纱及纬纱数量检测及经向及纬向纱线密度检测。4.根据权利要求3所述的预制体视觉检测装置，其特征在于，根据位置几何特征参数匹配定位模板的具体方法为：根据边缘点位置差异性相似性、相位差异相似性和图像特征点边缘的显著性系数建立综合相似性度量，根据综合相似性度量值判断模板是否匹配，其中，综合相似性度量的计算公式为：P(a
k
,b
l
)＝P
loc
(a
k
,b
l
)
·
P
pha
(a
k
,b
l
)
·
η
bl
式中，a
k
为模板预制体图像明显特征边缘，b
l
为匹配预制体图像明显特征边缘，P
loc
(a
k
,b
l
)为利用位置差异性得到a
k
与b
l
相似性，P
pha
(a
k
,b
l
)为利用边缘梯度相位差异得到a
k
和b
l
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有信，韩飞，李超，张立泉，王克，王汇博，
申请(专利权)人：中国建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：