一种喷丸强化表面覆盖率的检测方法

摘要

本发明涉及一种喷丸强化表面覆盖率的检测方法，其包括图像获取步骤、粗糙度计算步骤、滤波处理步骤和覆盖率计算步骤等。在图像获取步骤中利用拍摄系统对经过喷丸处理的零件表面进行拍照以获取所述零件表面的图像；在粗糙度计算步骤利用平均池化或最大池化算法计算所述图像各区域的粗糙度；在滤波处理步骤中对所述图像进行粗糙度滤波以标识经过喷丸处理的第一区域以及未经过喷丸处理的第二区域；在覆盖率计算步骤中确认所述第一区域在所述图像中的占比以算出喷丸覆盖率。根据本检测方法能够得到准确的喷丸覆盖率。

说明书

技术领域

本发明涉及飞机生产检测领域，尤其涉及一种喷丸强化表面覆盖率的检测方法。

背景技术

飞机需要经受温差范围较大、压力变化范围较大的环境条件，此外还要承受各种拉、扭、压等各种交变力的作用，因此飞机的各类部件需要经过喷丸处理以强化其结构性能，使得飞机适应上述环境条件、承受各种交变力。

喷丸强化中，高速弹丸撞击材料表面从而去除材料的表面残余应力，并形成具有压缩应力的表层，最终实现提高材料的疲劳寿命的目的。零件的表面覆盖率为弹丸撞击材料表面形成的凹坑覆盖区域占材料表面积的比率，该比率的高低直接影响零件的疲劳寿命。零件完成喷丸强化后，人们需要零件的覆盖率以确认零件是否满足设计要求。

目前覆盖率主要依靠人工经验估算，由于受主观因素影响大，通过这种方式获得的覆盖率的准确度较低。

在喷丸强化作业现场，工人或机器通过时时获取喷丸覆盖率来判断单位时间内喷丸设备能喷涂的面积。根据得到的单位时间的喷涂面积，车间通过控制喷丸设备的工作时间长短来控制总的喷丸区域。倘若所获取的覆盖率数据不准确会使得设置的加工时长估计不准确，进而影响加工效率。

因此，如何实现获取准确的喷丸强化表面覆盖率的检测方法成为本领域亟待解决的问题

发明内容

针对喷丸强化表面覆盖率检测方法上述现状，本发明的目的之一在于提供一种喷丸强化表面覆盖率的检测方法，其能够得到准确的喷丸强化表面覆盖率的数据。

该目的通过本发明以下形式的检测方法来实现。其中，该检测方法包括：

图像获取步骤，在该步骤中利用拍摄系统对经过喷丸处理的零件表面进行拍照以获取所述零件表面的图像；

粗糙度计算步骤，在该步骤中利用平均池化或最大池化算法计算所述图像各区域的粗糙度；

滤波处理步骤，在该步骤中对所述图像进行粗糙度滤波以标识经过喷丸处理的第一区域以及未经过喷丸处理的第二区域；

覆盖率计算步骤，在该步骤中确认所述第一区域在所述图像中的占比以算出喷丸覆盖率。

根据本发明的一种优选实施方式，所述检测方法还包括在所述粗糙度滤波处理步骤之后的纹理滤波处理步骤，所述纹理滤波处理步骤包括：

将由相互连通的第一区域包围的第二区域标识为第一区域。

根据本发明的一种优选实施方式，所述纹理滤波处理步骤还包括：

将由相互连通的第二区域包围的第一区域标识为第二区域。

根据本发明的一种优选实施方式，所述粗糙度计算步骤包括：

定义与第一像素点相邻的多个第二像素点；

将所述第一像素点与多个第二像素点进行一一对比以获取第一像素点和各个第二像素点之间的粗糙度偏差；

根据所述粗糙度偏差，基于平均池化算法获取由所述第一像素点以及与该第一像素点相邻的多个第二像素点组成的区域的平均粗糙度，或者基于最大池化算法获取所述区域的最大粗糙度。

根据本发明的一种优选实施方式，所述滤波处理步骤包括：

步骤1：预设粗糙度阈值；

步骤2：将各个平均粗糙度或最大粗糙度与所述粗糙度阈值进行比较，并将平均粗糙度或最大粗糙度大于所述粗糙度阈值的对应区域采用第一色彩标注，并将其余区域采用不同于第一色彩的第二色彩标注；

步骤3：倘若标注第一色彩的区域大于所述第一区域，将所述粗糙度阈值调大后进入步骤2；倘若标注第一色彩的区域小于所述第一区域，将所述粗糙度阈值调小后进入步骤2；倘若第一色彩的区域与所述第一区域相同，终止所述粗糙度滤波处理步骤。

根据本发明的一种优选实施方式，多个第二像素点选自位于所述第一像素点的上侧、下侧、左侧、右侧、左上方、左下方、右上方、右下方的像素点中的至少两个。

根据本发明的一种优选实施方式，所述拍摄系统包括位于所述设备周围的LED点光源以及具有无形变镜头的面阵相机。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选实施方式，可任意组合，即得本发明各较佳实例。通过阅读下列的附图和详细描述本领域技术人员可理解本发明的其他系统、方法、特征和优点。目的是所有这种额外的系统、方法、特征和优点包括在本说明书中和本发明内容中，且包括在本发明的范围内，并被所附权利要求保护。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。

图1是根据本发明的喷丸强化表面覆盖率的检测方法的流程图。

具体实施方式

接下来将参照附图详细描述本发明的发明构思。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。在以下的具体描述中，例如“第一”、“第二”等含有数字的术语，用于区分不同的区域、部件等，该部分术语是用于示例的目的而非限制性的。

参见图1，其示出了根据本发明的喷丸强化表面覆盖率的检测方法。该检测方法可按照图1所示的方式操作，其包括图像获取步骤、粗糙度计算步骤、滤波处理步骤和覆盖率计算步骤等。在图像获取步骤中，由机器利用拍摄系统对经过喷丸处理的零件表面进行拍照以获取零件表面的图像。所采用的拍摄系统可选地由位于零件周围的LED点光源以及具有无形变镜头的面阵相机等。面阵相机可选定为工业相机。拍照时，面阵相机应调到较高分辨率，例如4K以上分辨率，以保证所拍摄图像的对比度和测量精度。面阵相机与零件表面之间的距离应被适当调整，例如，将距离调整为能够保证面阵相机的视场范围为60mm*48mm左右。

由拍摄系统拍摄的图像可通过有线或无线传输方式传输到云端进行存储，以便后续查阅或者用作其他用途。

在粗糙度计算步骤中，利用平均池化或最大池化算法计算图像各区域的粗糙度。具体而言，在该步骤中，首先定义与第一像素点相邻的多个第二像素点。该多个第二像素点选自位于第一像素点的上侧、下侧、左侧、右侧、左上方、左下方、右上方、右下方的像素点中的至少两个。例如，第二像素点选定为位于第一像素点的上侧、下侧、左侧、右侧的4个邻接区域，或者位于第一像素点的上侧、下侧、左侧、右侧、左上方、左下方、右上方、右下方的8个邻接区域。邻接的第二像素点的个数以及方位可根据各面阵相机的布置方位以及面阵相机所采用的分辨率适当地调整。

在定义好第二像素点后，将第一像素点与多个第二像素点之间进行一一对比以获取第一像素点和各个第二像素点之间的粗糙度偏差。随后根据粗糙度偏差，基于平均池化算法获取由第一像素点以及与该第一像素点相邻的多个第二像素点组成的区域的平均粗糙度，或者基于最大池化算法获取区域的最大粗糙度。

在一些实施例中，粗糙度可以通过灰度来表征，相应地，粗糙度偏差可以通过灰度偏差来表征。关于粗糙度(灰度)偏差的精度，可以通过调整相机的分辨率、光源亮度等设计。应理解，在零件表面经过喷丸处理前后的色彩差异较小的情况下，应适当提高相机分辨率和光源亮度等，以便清楚识别零件经过处理前后的粗糙度(灰度)差异。试验人员根据零件类型可在现场直接设计对应的参数。

在滤波处理步骤中，对图像进行粗糙度滤波以标识经过喷丸处理的第一区域以及未经过喷丸处理的第二区域。可选地，滤波处理可通过以下步骤进行：

步骤1：预设粗糙度阈值。在一些实施方式中，在初始时刻，粗糙度阈值可由现场人员手动输入设置，在另一些实施方式中，粗糙度度阈值在初始时刻由计算机自动生成。

步骤2：将各个平均粗糙度或最大粗糙度与上述步骤生成的粗糙度阈值进行比较，并将平均粗糙度或最大粗糙度大于粗糙度阈值的对应区域采用第一色彩标注，并将其余区域采用不同于第一色彩的第二色彩标注。为了便于区分这两个区域，第一色彩和第二色彩之间应具有明显的色差。例如，第一色彩设为黑色，第二色彩设为白色。

零件经过喷丸强化处理后，高速飞行的喷丸会在零件表面留下凹坑。平均粗糙度或最大粗糙度大于粗糙度阈值的对应区域可假定为具有凹坑的区域，也即，该区域被假设为第一区域。

步骤3：倘若标注第一色彩的区域大于第一区域，将粗糙度阈值调大后进入步骤2；倘若标注第一色彩的区域小于第一区域，将粗糙度阈值调小后进入步骤2；倘若第一色彩的区域与第一区域相同，终止粗糙度滤波处理步骤。

可以理解，在该步骤中，倘若标注第一色彩的区域大于第一区域，则表示之前所设粗糙度阈值太小。处于已经过喷丸强化处理的表面的临近区域因为喷丸的反弹或其他因素会出现较小凹坑。在在粗糙度阈值被误设地太小的情况下，临近区域可能因此被系统误认为是经过喷丸强化处理的区域。基于此，此前步骤1的粗糙度阈值被调大，用于保证第一色彩标注的区域与实际经过喷丸强化处理的区域一致。

标注第一色彩的区域是否大于第一区域，在一种实施方式中，工作人员可以通过直接观察的方式来判断。经过喷丸处理的区域的表面产生凹坑，LED点光源的灯光照在该区域后产生的反射光使得该区域的亮度不同于其他区域，据此，计算机可直接根据标注第一色彩的区域的边界和亮度明显不同于其他区域的区域(第一区域的模糊边界)的边界是否大致吻合，来判断标注第一色彩的区域是否大于第一区域。

对于标注第一色彩的区域小于第一区域的情况下的调节粗糙度阈值的方式，其工作机理可参见上述标注第一色彩的区域大于第一区域的情况，在此不再赘述。

经过以上步骤后，标注第一色彩的区域已被调整成与实际经过喷丸强化处理的区域一致。计算机此时可以便携地分别计算得到标注第一色彩的区域的面积，以及标注第一色彩和标注第二色彩的区域的总面积，确认标注第一色彩的区域(即第一区域)在图像中的占比，得到喷丸覆盖率，由此完成覆盖率计算步骤。

当零件表面不光滑时，零件表面会出现一些纹理，或零星的凹坑。根据上述检测方法，零件本身的特殊表面构造的区段可能存在被误记为经过喷丸处理的区域的可能性，这将导致检测得到的喷丸覆盖率的准确度难以满足要求。为此，在一种优选的实施方式中，该检测方法可设置用于消除这些噪点或干扰点的影响的纹理滤波处理步骤。

在纹理滤波处理步骤中，可将由相互连通的第一区域包围的第二区域标识为第一区域，同时将由相互连通的第二区域包围的第一区域标识为第二区域。对于由相互连通的第一区域包围的第二区域，在第二区域的周围都是经过喷丸处理的第一区域，必然地，喷丸也对该第二区域经过喷丸处理，因此该第二区域被修订为第一区域。对于由相互连通的第二区域包围的第一区域标识为第二区域，在周围都是未经过喷丸强化处理的第二区域的情况下，必然地，由第二区域包围的区域是未经过喷丸处理的区域，因此该第一区域被修订为第二区域。

得益于上述纹理滤波处理，零件表面会出现一些纹理，或零星的凹坑对喷丸覆盖率的检测结果的影响能够被消除。

本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构的替代结构作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。