本發(fā)明涉及無損檢測和人工智能領(lǐng)域，尤其涉及一種飛機(jī)蒙皮厚度在線激光測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著我國航空航天業(yè)的快速發(fā)展，對于產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。在飛機(jī)制造過程中，飛機(jī)蒙皮是一種覆蓋在飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)上的外層表面材料。飛機(jī)蒙皮是保護(hù)飛機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，承受著飛行過程中的壓力、溫度變化和機(jī)械應(yīng)力等多種外部因素的影響。蒙皮的質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的性能和使用壽命。因此，精確測量蒙皮的厚度是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要步驟。

2、在傳統(tǒng)的飛機(jī)蒙皮檢測中，飛機(jī)蒙皮厚度的測量通常采用人工方式超聲檢測。這種方法存在一些問題，首先是人工測量過程繁瑣、效率低，需要大量的人力資源和時(shí)間，且接觸式檢測易對待測飛機(jī)蒙皮造成損傷。其次，由于飛機(jī)蒙皮的復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)，人工檢測主觀性強(qiáng)，可能無法完全覆蓋所有區(qū)域，導(dǎo)致飛機(jī)蒙皮的局部厚度變化無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。此外，人工測量無法提供準(zhǔn)確的數(shù)字化數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)無法追溯，難以進(jìn)行定量分析和維護(hù)決策。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種飛機(jī)蒙皮厚度在線激光測量方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種飛機(jī)蒙皮厚度在線激光測量方法，包括以下步驟：

4、步驟s10：路徑規(guī)劃，根據(jù)檢測現(xiàn)場環(huán)境和飛機(jī)蒙皮型號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集終端起始位置標(biāo)定和飛機(jī)蒙皮表面蛇形檢測路徑規(guī)劃，并編寫數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)移動(dòng)路徑g代碼；

5、步驟s20：預(yù)掃描，啟動(dòng)所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)按規(guī)劃路徑運(yùn)行，運(yùn)行完成后導(dǎo)出所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)運(yùn)行有效的時(shí)間-位置數(shù)據(jù)表；

6、步驟s30：生成檢測模板，對待測飛機(jī)蒙皮的stl格式模型文件進(jìn)行表面網(wǎng)格特征識別，采用遞進(jìn)數(shù)據(jù)組織模型方法，得出待測飛機(jī)蒙皮每個(gè)檢測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)厚度值，并設(shè)定檢測參數(shù)生成檢測模板；

7、步驟s40：測量實(shí)施，開始檢測后，所述數(shù)據(jù)采集終端跟隨所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)按規(guī)定路徑對待測飛機(jī)蒙皮掃描，并獲取掃描數(shù)據(jù)；

8、步驟s50：數(shù)據(jù)處理，采用坐標(biāo)移位補(bǔ)償算法進(jìn)行掃描數(shù)據(jù)處理，將所述掃描數(shù)據(jù)的每個(gè)檢測點(diǎn)時(shí)間與所述時(shí)間-位置數(shù)據(jù)表的時(shí)間進(jìn)行匹配，從而獲取每個(gè)檢測點(diǎn)的檢測值，并將檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值對比，判斷檢測點(diǎn)厚度值是否超差；

9、步驟s60：生成報(bào)告，檢測報(bào)告包括檢測報(bào)告表、彩色厚度圖、超差位置圖、復(fù)核點(diǎn)位置圖與復(fù)核表。

10、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟s30，包括以下步驟：

11、步驟s301：將待測飛機(jī)蒙皮的stl格式模型文件導(dǎo)入至數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件的模型管理程序中，并進(jìn)行表面網(wǎng)格特征識別；

12、步驟s302：采用遞進(jìn)數(shù)據(jù)組織模型方法，判斷檢測點(diǎn)與識別后的表面網(wǎng)格特征的位置關(guān)系，從而得出待測飛機(jī)蒙皮每個(gè)檢測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)厚度值；

13、步驟s303：通過數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件的檢測模板管理模塊設(shè)定檢測參數(shù)，包括檢測線間距、檢測點(diǎn)密度、起始線偏移、檢測速度，并導(dǎo)入所述時(shí)間-位置數(shù)據(jù)表，從而生成檢測模板。

14、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟301，識別待測飛機(jī)蒙皮的表面網(wǎng)格特征方法包括以下步驟：

15、將導(dǎo)入的stl格式模型文件進(jìn)行預(yù)處理，包括提取模型三角面片信息，移動(dòng)模型到自身坐標(biāo)系原點(diǎn)處，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；根據(jù)飛機(jī)蒙皮加工層高度確定各個(gè)加工面；然后通過多線程方式處理各個(gè)加工面，采取鄰邊中點(diǎn)匹配法與分治法相結(jié)合的方法生成網(wǎng)格輪廓和孔洞邊界。

16、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟302包括以下步驟：

17、將每個(gè)檢測點(diǎn)位置坐標(biāo)與加工面、網(wǎng)格輪廓、孔洞邊界各數(shù)據(jù)單元中區(qū)域信息依次比較，判斷檢測點(diǎn)屬于哪個(gè)加工面，再判斷檢測點(diǎn)位于哪個(gè)網(wǎng)格，然后判斷檢測點(diǎn)位于哪個(gè)輪廓，用射線法判定檢測點(diǎn)是否在輪廓內(nèi)，只有輪廓內(nèi)的數(shù)據(jù)為有效檢測點(diǎn)，檢測點(diǎn)位于輪廓外、輪廓頂點(diǎn)、輪廓邊線處都為無效點(diǎn)，并剔除孔洞內(nèi)的檢測點(diǎn)，從而得出待測飛機(jī)蒙皮每個(gè)檢測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)厚度值。

18、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟s40，包括以下步驟：

19、步驟s401：復(fù)位所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)，帶動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集終端移動(dòng)至起始位置上方并按規(guī)劃路徑運(yùn)行，將標(biāo)準(zhǔn)塊放置在待測飛機(jī)蒙皮檢測點(diǎn)正上方，所述數(shù)據(jù)采集終端的激光位移傳感器對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)塊的中心，確保測量準(zhǔn)確性；

20、步驟s402：所述數(shù)據(jù)采集終端通過所述數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件的單片機(jī)固定程序與主控計(jì)算機(jī)通訊連接，所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)按規(guī)劃路徑帶動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集終端向下運(yùn)動(dòng)，所述數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件的自動(dòng)檢測程序通過所述數(shù)據(jù)采集終端運(yùn)動(dòng)反饋數(shù)據(jù)變換判斷所述數(shù)據(jù)采集終端的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，采用高效時(shí)間參考點(diǎn)解算算法，將掃描過程中某一位置的時(shí)間與所述時(shí)間-位置數(shù)據(jù)表中的起始時(shí)間進(jìn)行匹配，確定起始時(shí)間參考點(diǎn)；

21、步驟s403：開始檢測后，所述數(shù)據(jù)采集終端跟隨所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)按規(guī)定路徑掃描待測飛機(jī)蒙皮，所述自動(dòng)檢測模塊實(shí)時(shí)顯示掃描數(shù)據(jù)，直至所述檢測模板中每個(gè)檢測點(diǎn)全部掃描完畢后，檢測結(jié)束。

22、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟50，采用坐標(biāo)移位補(bǔ)償算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理包括以下步驟：

23、統(tǒng)計(jì)每條掃描線數(shù)據(jù)，根據(jù)待測飛機(jī)蒙皮的表面網(wǎng)格特征將掃描數(shù)據(jù)過大的結(jié)果作為無效數(shù)據(jù)剔除，然后在預(yù)先留出的工藝余量范圍內(nèi)移動(dòng)有效數(shù)據(jù)段，將每條掃描線進(jìn)行迭代處理，直至找到有效數(shù)據(jù)最多的解算結(jié)果，將該結(jié)果作為本條掃描線的掃描值，并將檢測值與標(biāo)準(zhǔn)值對比，判斷檢測點(diǎn)厚度值是否超差。

24、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述步驟60，生成檢測報(bào)告包括如下步驟：

25、檢測完成后將檢測統(tǒng)計(jì)信息、彩色厚度圖、超標(biāo)點(diǎn)位置圖、校驗(yàn)點(diǎn)分布圖、超差點(diǎn)列表和校驗(yàn)點(diǎn)列表插入報(bào)告模板中，存儲(chǔ)為檢測報(bào)告文件，從而生成檢測報(bào)告。

26、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述數(shù)據(jù)采集終端起始位置標(biāo)定時(shí)需要規(guī)劃所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)的z軸下降運(yùn)行路線；所述飛機(jī)蒙皮表面蛇形檢測路徑規(guī)劃時(shí)需要留出工藝余量。

27、一種飛機(jī)蒙皮厚度在線激光測量系統(tǒng)，包括如上述任一項(xiàng)所述的飛機(jī)蒙皮厚度在線激光測量方法，包括數(shù)據(jù)采集終端和主控計(jì)算機(jī)，所述主控計(jì)算機(jī)上設(shè)置有數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件；

28、所述數(shù)據(jù)采集終端包括主軸、鋰電池、控制板和激光位移傳感器；所述主軸設(shè)置在數(shù)控機(jī)床的刀柄上，并通過所述數(shù)控機(jī)床牽引機(jī)帶動(dòng)所述數(shù)據(jù)采集終端移動(dòng)進(jìn)行整張待測飛機(jī)蒙皮檢測；所述主軸下方設(shè)置有所述激光位移傳感器，所述鋰電池用于供電，所述激光位移傳感器與所述控制板通訊連接，所述控制板與所述主控計(jì)算機(jī)通訊連接。

29、作為發(fā)明的進(jìn)一步說明，所述數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量分析軟件包括單片機(jī)固定程序、模型管理程序和自動(dòng)檢測程序；

30、所述單片機(jī)固定程序包括初始化模塊、任務(wù)處理模塊、中斷處理模塊、激光位移傳感器命令執(zhí)行模塊、無線通訊命令執(zhí)行模塊和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)維護(hù)管理模塊六個(gè)模塊；所述初始化模塊用于單片機(jī)io口初始化；所述任務(wù)處理模塊用于串口數(shù)據(jù)處理；所述中斷處理模塊用于在相應(yīng)中斷處理程序中設(shè)定標(biāo)志位；所述激光位移傳感器命令執(zhí)行模塊用于對激光位移傳感器發(fā)出工作指令；所述無線通訊命令執(zhí)行模塊用于設(shè)定工作模式、連接無線網(wǎng)關(guān)、轉(zhuǎn)發(fā)命令和讀取數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理模塊用于暫存串口指令、激光位移傳感器命令和無線通訊命令；

31、所述模型管理程序包括模型管理模塊和檢測模板管理模塊；所述模型管理模塊用于錄入待測飛機(jī)蒙皮的stl格式模型文件，并識別飛機(jī)蒙皮的表面網(wǎng)格特征，采用遞進(jìn)數(shù)據(jù)組織模型方法得出待測飛機(jī)蒙皮每個(gè)檢測點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)厚度值，將模型數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫；所述檢測模板管理模塊用于對檢測模板創(chuàng)建、修改和刪除；

32、所述自動(dòng)檢測程序包括無線通訊模塊、元件檢測模塊、模型顯示模塊；所述無線通訊模塊用于無線模塊參數(shù)配置、發(fā)送控制命令、收發(fā)數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)包打包解包；所述元件檢測模塊用于待測飛機(jī)蒙皮數(shù)據(jù)讀取、自動(dòng)檢測控制、數(shù)據(jù)解算、數(shù)據(jù)保存和輸出報(bào)表，功能相互配合，完成飛機(jī)蒙皮的檢測；所述模型顯示模塊用于顯示待測飛機(jī)蒙皮掃描數(shù)據(jù)。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

34、本發(fā)明提供了一種結(jié)合stl格式模型文件的表面網(wǎng)格特征識別技術(shù)、遞進(jìn)數(shù)據(jù)組織模型技術(shù)、高精度時(shí)間參考點(diǎn)解算算法以及坐標(biāo)移位補(bǔ)償算法一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一次性快速自動(dòng)完成整張蒙皮厚度無損檢測，并且具有檢測精度高、檢測效率高、普適性廣泛、檢測數(shù)據(jù)可追溯、邊加工邊檢測、便攜等優(yōu)勢，滿足飛機(jī)蒙皮厚度的準(zhǔn)確、高效和全面的測量應(yīng)用需求，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率。