一种叶片内外微裂纹检测装置、方法及计算机设备制造方法及图纸

一种叶片内外微裂纹检测装置、方法及计算机设备，所述装置包含投影仪稳定机构；红外相机机构、第一工业相机机构和第二工业相机机构，沿周向布置并与投影仪稳定机构连接，以用于实现相机偏摆和旋转自由度调整；连接部件，用于连接投影仪稳定机构和机械臂。所述方法包含：调整投影仪、红外相机和工业相机的检测位置；根据检测位上的无损叶片制定分块图像信息采集方案；以设定的采集方案拍摄待检测叶片的红外热图、可见光图和三维点云图，得到单个叶片三维信息数据集；将信息数据集输入微裂纹检测模型中，以检测并区分待检测叶片内外微裂纹。本发明专利技术结构紧凑，检测效率高，误检率降低。误检率降低。误检率降低。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片内外微裂纹检测装置、方法及计算机设备


[0001]本专利技术属于航发涡轮叶片检测
，具体涉及一种基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测装置、方法及计算机设备。

技术介绍

[0002]航空发动机涡轮叶片是发动机中重要的热端部件，有着“小结构多载荷小空间高温度”的特征，是航空发动机故障多发零件之一。涡轮叶片在高温、高压等特殊工况下长时间高速旋转，受到不断的往复应力会发生疲劳损伤和过载损伤，导致叶片表面或内部产生微裂纹，严重影响着发动机安全寿命。
[0003]航空发动机涡轮叶片微裂纹分为表面裂纹和内部裂纹，但现有的检测手段对表面缺陷检出率高，难以区分内外裂纹，且大多数无损检测方法对微小裂纹的检出率低且误识别率高。由于航空发动机涡轮叶片具有薄壁复杂曲面结构，传统检测方法难以检测微小裂纹，因此需要更具灵活度的检测设备及方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术不足，提供一种基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测装置、方法及计算机设备。在机械臂末端上做出了创新，使得投影仪和每个相机都能够调整其位姿，结构紧凑，利用该装置可实现高效检测。通过对叶片进行分块检测和两个匹配度的加权计算，相较于传统的计算方法，该方法检测率高，误检率降低。
[0005]一种叶片内外微裂纹检测装置包含：
[0006]投影仪稳定机构，以用于固定其内的投影仪在横向和纵向上的位置；
[0007]红外相机机构、第一工业相机机构和第二工业相机机构，沿周向布置并与投影仪稳定机构连接，以用于实现相机偏摆和旋转自由度调整，确定最佳拍摄位置；
[0008]连接部件，用于连接投影仪稳定机构和机械臂，以被机械臂控制实现跟随运动。
[0009]进一步地，所述投影仪稳定机构包含壳体、传动结构、纵向夹紧结构和横向夹紧结构；
[0010]横向夹紧结构布置在壳体内，以用于横向定位投影仪，
[0011]传动结构固定在壳体上，用于给纵向夹紧结构提供动力，
[0012]纵向夹紧结构布置在壳体上，以用于竖向定位投影仪。
[0013]进一步地，所述红外相机机构、第一工业相机机构和第二工业相机机构的结构相同，包含电机A、电机B、固定架、相框连接架、控制件A、相框架和控制件B；固定架与三爪支架的一臂连接，三爪支架与投影仪稳定机构相连，相框架可转动地设置在相框连接架上，电机固定在固定架上，相框连接件固定在电机A的输出轴上，并可相对固定架转动，电机B的轴向与电机A的轴向垂直，电机B固定在固定架上，控制件A固定在电机B的输出轴上，控制件B与控制件A连接，以用于在电机B启动后可拨动相框架绕相框连接架旋转。
[0014]一种叶片内外微裂纹检测方法包含以下步骤：
[0015]S1、调整投影仪、红外相机和工业相机的检测位置；
[0016]S2、根据检测位上的无损叶片制定分块图像信息采集方案，将所述叶片分为i块，i取1、2、
……
、n，n为正整数；
[0017]S3、以设定的采集方案拍摄待检测叶片的红外热图、可见光图和三维点云图，得到单个叶片的i个三维信息数据集；
[0018]其中，其中一个工业相机配合投影仪投射出的条纹进行三维重建，获取三维点云数据；
[0019]S4、将信息数据集输入微裂纹检测模型中，以检测并区分待检测叶片内外微裂纹。
[0020]进一步地，所述步骤S4检测过程包含：将第i个三维信息数据输入卷积神经网络，进行特征匹配，得到可见光和红外热图匹配度p1，和可见光与点云匹配度p2，对应预设匹配度阈值分别是L1和L2，所述匹配度权重优化公式为：p
i
＝max{p
i
，αp1+βp2}，i取1、2，其中α和β为权重占比系数；
[0021]判断所述待检测叶片匹配度p1和L1，以及所述待检测叶片匹配度p2和L2的大小；
[0022]如果p1>L1且p2>L2，则判断所述检测叶片存在微裂纹且为表面微裂纹；
[0023]如果p1>L1且p2<L2，则判断所述检测叶片存在微裂纹且为内部微裂纹；
[0024]如果p1<L1且p2<L2，则判断所述检测叶片不存在缺陷。
[0025]一种计算机设备包含：
[0026]存储器，用于存储实现上述叶片内外微裂纹检测方法的程序；
[0027]处理器，用于加载并执行所述存储器存储的程序。
[0028]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0029]本专利技术的一种基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测装置可用于航空发动机涡轮叶片微小裂纹的检测，以及具有相似曲面特征的金属微小裂纹的检测。通过控制七个伺服电机，相机的位置可以自由调整，机械臂在运动时，投影仪的光源可以保持稳定投射，使其自由度高于传统的末端检测装置。
[0030]本专利技术通过对叶片进行分块检测和两个匹配度的加权计算，相较于传统的计算方法，本专利技术方法的检测率提高，误检率降低。
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0032]图1为本专利技术基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测装置的利体育；
[0033]图2为投影仪稳定机构、红外相机机构和两套工业相机机构相连的示意图；
[0034]图3为传动结构和纵向夹紧结构相连的示意图；
[0035]图4为投影仪稳定机构与三爪支架相连的示意图；
[0036]图5为横向夹紧结构的示意图；
[0037]图6为连接部件与投影仪稳定机构相连的示意图；
[0038]图7为红外相机机构或工业相机机构的示意图；
[0039]图8为本专利技术基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测方法的流程图；
[0040]图9为叶片内外微裂纹检测方法的图像预处理流程图；
[0041]图10为叶片内外微裂纹检测方法的分块检测图。
具体实施方式
[0042]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0043]如图1所示，本实施方式的一种基于红外和视觉的叶片内外微裂纹检测装置包含：
[0044]投影仪稳定机构1，以用于固定其内的投影仪在横向和纵向上的位置；
[0045]红外相机机构2、第一工业相机机构3和第二工业相机机构5，沿周向布置并与投影仪稳定机构1连接，以用于实现相机偏摆和旋转自由度调整，确定最佳拍摄位置；
[0046]连接部件6，用于连接投影仪稳定机构1和机械臂4，以被机械臂4控制实现跟随运动。
[0047]本实施方式在机械臂末端的执行装置上做出了创新，使得每个相机都能够调整其位姿，从而实现高效检测。
[0048]本实施方式设计了具有高自由度和灵活性的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于，包含：投影仪稳定机构(1)，以用于固定其内的投影仪在横向和纵向上的位置；红外相机机构(2)、第一工业相机机构(3)和第二工业相机机构(5)，沿周向布置并与投影仪稳定机构(1)连接，以用于实现相机偏摆和旋转自由度调整，确定最佳拍摄位置；连接部件(6)，用于连接投影仪稳定机构(1)和机械臂(4)，以被机械臂(4)控制实现跟随运动。2.根据权利要求1所述一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于：所述投影仪稳定机构(1)包含壳体(30)、传动结构(K)、纵向夹紧结构(H)和横向夹紧结构(F)；横向夹紧结构(F)布置在壳体(30)内，以用于横向定位投影仪(14)，传动结构(K)固定在壳体(30)上，用于给纵向夹紧结构(H)提供动力，纵向夹紧结构(H)布置在壳体(30)上，以用于竖向定位投影仪(14)。3.根据权利要求2所述一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于：所述传动结构(K)包含电机(16)、传动轴(15)、齿轮副和蜗轮蜗杆副(13)；电机(16)安装在壳体(30)上，电机(16)的输出端通过齿轮副驱动传动轴(15)，传动轴(15)可转动地设置在壳体(30)上，传动轴(15)的两端分别连接蜗轮蜗杆副(13)，蜗轮的输出端与纵向夹紧结构(H)的输入端相连。4.根据权利要求2所述一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于：所述纵向夹紧结构(H)包含螺杆(10)、顶板(7)和导轨(24)；顶板(7)一侧布置有两根螺杆(10)，每根螺杆(10)上旋拧有螺母，螺杆(10)的一端传动结构(K)的输出端相连，螺杆(10)的另一端可转动地设置在壳体(10)内底部，顶板(7)的一侧固定在螺母上，顶板(7)的另一侧可滑动地设置在导轨(24)上，以用于定位壳体(30)内的投影仪(14)。5.根据权利要求2所述一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于：所述横向夹紧结构(F)包含底板(28)、挡板(20)、连接杆(29)和弹簧(17)；底板(28)固定在壳体(30)内的底部，底板(28)上倾斜布置有两个凹槽，凹槽内布置有弹簧(17)，每个凹槽内对应一个挡板(20)，挡板(20)的滑头可沿凹槽长度方向滑动，弹簧(17)的两端分别与滑头及凹槽壁相抵，两个挡板(20)之间设置有两根连接杆(29)，挡板(20)可沿连接杆(29)滑动。6.根据权利要求1所述一种叶片内外微裂纹检测装置，其特征在于：所述红外相机机构(2)、第一工业相机机构(3)和第二工业相机机构(5)的结构相同，包含电机A(31)、电机B(32)、固定架(25)、相框连接架(11)、控制件A(24)、相框架(26)和控制件B(27)；固定架(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂月，雷金超，刘泽隆，吕虹毓，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：