CN113358057A - 一种飞机变形扫描检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞机变形扫描检测设备及检测方法，检测设备包括检测系统、滑动轨道、滑动平台、数据处理与控制箱；检测系统包括结构光发射模块、结构光接收模块以及变形分析系统，结构光发射模块包括激光器、结构光透镜和激光控制器，结构光接收模块包括工业相机、镜头和相机控制器，变形分析系统包括激光器与工业相机同步系统、激光器与工业相机位置检测模块、无变形飞机模板数据库以及数据比对系统；数据处理与控制箱实现对无变形飞机模板数据库的查询，并通过数据比对系统完成比对以判断飞机是否存在变形。本发明采用结构光结合计算机视觉技术，检测设备和检测方法可行性强、操作简单、检测精准。

Description

一种飞机变形扫描检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及飞机变形检测技术领域，具体涉及一种飞机变形扫描检测设备及检测方法。

背景技术

飞机的蒙皮、整流包皮、壁板等容易在多种情况下发生凹陷和变形，包括但不限于以下情况：A、飞机在起降过程中，遭受诸如飞鸟等外来物的撞击；B、飞机在地面维修过程中，由于不当的操作，例如工具的意外碰撞；C、飞机超载，或者低空非正常飞行时，容易在起落过程中造成机体变形；D、不当的应力产生的塑性失稳。

飞机的凹坑和变形可能增加飞行器的阻力，影响飞机的飞行性能。某些关键部位，例如桁条、缘条等部位是不允许存在凹坑和变形的。目前飞机凹坑和变形的检查多依赖于地勤检测人员的目视检查，该检查方式存在但不限于以下局限：A、人眼精度有限，对一些凹坑和形变很难发现；B、检查人员容易发生疲劳、遗忘检查等情况。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种飞机变形扫描检测设备及检测方法，该设备和检测方法可行性强、操作简单、检测精准。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种飞机变形扫描检测设备，包括检测系统、滑动轨道、滑动平台、数据处理与控制箱；所述的检测系统包括结构光发射模块、结构光接收模块以及变形分析系统，结构光发射模块包括激光器、结构光透镜和激光控制器，激光器在激光控制器的控制作用下发出激光，激光通过结构光透镜生成结构光；所述的结构光接收模块包括工业相机、镜头和相机控制器，工业相机在相机控制器的控制作用下通过镜头采集机身反射的结构光；所述的变形分析系统包括激光器与工业相机同步系统、激光器与工业相机位置检测模块、无变形飞机模板数据库以及数据比对系统；

所述结构光发射模块、结构光接收模块、激光器与工业相机同步系统和激光器与工业相机位置检测模块均搭载在滑动平台上；所述的数据处理与控制箱实现对无变形飞机模板数据库的查询，并通过数据比对系统完成比对以判断飞机是否存在变形。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的滑动轨道包括横向轨道面和立柱。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的滑动平台设置在滑动轨道上，并通过其底部的滑轮沿滑动轨道移动。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的变形分析系统通过激光器与工业相机同步系统使激光控制器和相机控制器的结构光的发射与接收保持时间同步。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的变形分析系统通过激光器与工业相机位置检测模块同时记录当前结构光发射模块和结构光接收模块的位置信息。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的变形分析系统将结构光接收模块采集到的信息和无变形飞机模板数据库中的数据通过数据比对系统进行比对，来判断机身是否存在变形。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的数据比对系统通过模板匹配图像处理技术来比对。

作为本发明一种飞机变形扫描检测设备的进一步优化，所述的数据比对系统通过神经网络统计学习方法来比对。

一种飞机变形扫描检测方法，包括如下步骤：

S1、结构光发射模块发射出结构光，并将结构光射向待检飞机表面；

S2、在滑动平台沿滑动轨道移动作用下，结构光沿着飞机机身方向滑动；

S3、滑动过程中，结构光接收模块不断采集机身反射的结构光信息；

S4、通过变形分析系统与数据处理与控制箱进行控制和数据比对，判断飞机是否存在变形。

本发明具有以下有益效果：

一、本发明的针对飞机外形凹坑和变形的问题，采用结构光结合计算机视觉技术，提出一种高精度的飞机表面凹坑和变形的检测设备及检测方法，本发明的检测设备和检测方法可行性强、操作简单、检测精准，能有效克服人眼精度有限、难以发现一些凹坑和形变、以及检查人员容易发生疲劳、遗忘检查等问题。

二、本发明不仅检测方法简单，易于维护，且检测速度快，自动化程度高，可避免人工检测的误差，能最大程度地确保检测的准确性。

附图说明

图1为本发明检测系统的组成结构示意图；

图2为本发明检测设备的数据采集工作状态示意图；

图3为本发明检测设备的数据处理与控制箱部分的连接示意图；

图4为本发明实施例的电路示意图；

图5为本发明实施例的检测流程示意图；

附图标记：11、结构光发射模块，111、激光器，112、结构光透镜，113、激光控制器，12、结构光接收模块，121、工业相机，122、镜头，123、相机控制器，13、变形分析系统，131、激光器与工业相机同步系统，132、激光器与工业相机位置检测模块，133、无变形飞机模板数据库，134、数据比对系统，2、滑动轨道，21、横向轨道面，22、立柱，3、滑动平台，31、滑轮，4、数据处理与控制箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种飞机变形扫描检测设备，包括检测系统、滑动轨道2、滑动平台3、数据处理与控制箱4；所述的检测系统包括结构光发射模块11、结构光接收模块12以及变形分析系统13，结构光发射模块11包括激光器111、结构光透镜112和激光控制器113，激光器111在激光控制器113的控制作用下发出激光，激光通过结构光透镜112生成结构光；所述的结构光接收模块12包括工业相机121、镜头122和相机控制器123，工业相机121在相机控制器123的控制作用下通过镜头122采集机身反射的结构光；所述的变形分析系统13包括激光器与工业相机同步系统131、激光器与工业相机位置检测模块132、无变形飞机模板数据库133以及数据比对系统134；所述结构光发射模块11、结构光接收模块12、激光器与工业相机同步系统131和激光器与工业相机位置检测模块132均搭载在滑动平台3上；所述的数据处理与控制箱4实现对无变形飞机模板数据库133的查询，并通过数据比对系统134完成比对以判断飞机是否存在变形。

所述的滑动轨道2包括横向轨道面21和立柱22，所述的滑动平台3设置在滑动轨道2上，并通过其底部的滑轮31沿滑动轨道2移动。

所述的变形分析系统13通过激光器与工业相机同步系统131使激光控制器113和相机控制器123的结构光的发射与接收保持时间同步。所述的变形分析系统13通过激光器与工业相机位置检测模块132同时记录当前结构光发射模块11和结构光接收模块12的位置信息。所述的变形分析系统13将结构光接收模块12采集到的信息和无变形飞机模板数据库133中的数据通过数据比对系统134进行比对，来判断机身是否存在变形。

作为本发明其中一种实施方式，所述的数据比对系统134通过模板匹配图像处理技术来比对。

作为本发明另外一种实施方式，所述的数据比对系统134通过神经网络统计学习方法来比对。

一种飞机变形扫描检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、结构光发射模块发射出结构光，并将结构光射向待检飞机表面；

S2、在滑动平台沿滑动轨道移动作用下，结构光沿着飞机机身方向滑动；

S3、滑动过程中，结构光接收模块不断采集机身反射的结构光信息；

S4、通过变形分析系统与数据处理与控制箱进行控制和数据比对，判断飞机是否存在变形。

如图2所示，本实施例采用滑轮31使滑动平台3顺着横向轨道面21滑动，在滑动的过程中，结构光发射模块11不断发出结构光，该结构光打在飞机机身表面并被反射，反射的结构光被结构光接收模块12所接收。结构光接收模块12接收到的图像被发送到被数据处理和控制箱4进行进一步的数据处理。

如图3所示，在实施例中，数据处理和控制箱4使用基于X86的工控机作为飞机变形比对系统。与该比对系统通过共享RAM与一个基于ARM的MCU相连接。同时该系统与无变形飞机模板数据库相连，将拍摄的结构光轮廓和相应的无变形飞机模板进行比对判断是否有凹坑和变形。在本实施例中，该比对使用深度神经网络来实现。

上述的MCU搜集导轨位置传感器即激光器与工业相机位置检测模块132输出的位置信息和用户通过键盘键入的设置信息，并将飞机是否有凹坑和变形的结果输出到显示器。

上述的MCU同时与一个激光控制器113相连，通过控制激光器111发出激光，激光器111的出光口设置有结构光透镜112，可将发射光束转化为结构光。

上述的MCU同时与一个相机控制器123相连，通过控制工业相机121拍摄飞机机身反射的结构光，并将采集到的图像发送到图像数据缓存器，供飞机变形比对系统使用。

如图5所示，系统开始工作后，各个模块初始化并自检，若自检没有通过，则报警。若自检通过，则判断是否需要进行用户设置，若需要，则进入设置界面，设置后等待开始检测信号。若不需要设置，则直接等待开始检测信号。

如图5所示，在开始检测信号发出后，结构光发射模块11不断发出结构光，并被工业相机121拍摄。激光的发射和反射图像的拍摄是严格同步的，在实施例中这种同步是通过MCU实现的实现激光器与工业相机同步系统131功能，同时所处导轨的位置信息用于从数据库中正确索引无变形飞机模板。数据比对系统134将工业相机121采集到的结构光图像和无变形飞机模板基于深度神经网络相匹配，判断飞机是否有凹坑变形，并将结果通过MCU在显示器上进行显示。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：包括检测系统、滑动轨道(2)、滑动平台(3)、数据处理与控制箱(4)；所述的检测系统包括结构光发射模块(11)、结构光接收模块(12)以及变形分析系统(13)，结构光发射模块(11)包括激光器(111)、结构光透镜(112)和激光控制器(113)，激光器(111)在激光控制器(113)的控制作用下发出激光，激光通过结构光透镜(112)生成结构光；所述的结构光接收模块(12)包括工业相机(121)、镜头(122)和相机控制器(123)，工业相机(121)在相机控制器(123)的控制作用下通过镜头(122)采集机身反射的结构光；所述的变形分析系统(13)包括激光器与工业相机同步系统(131)、激光器与工业相机位置检测模块(132)、无变形飞机模板数据库(133)以及数据比对系统(134)；

所述结构光发射模块(11)、结构光接收模块(12)、激光器与工业相机同步系统(131)和激光器与工业相机位置检测模块(132)均搭载在滑动平台(3)上；所述的数据处理与控制箱(4)实现对无变形飞机模板数据库(133)的查询，并通过数据比对系统(134)完成比对以判断飞机是否存在变形。

2.如权利要求1所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的滑动轨道(2)包括横向轨道面(21)和立柱(22)。

3.如权利要求1或2所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的滑动平台(3)设置在滑动轨道(2)上，并通过其底部的滑轮(31)沿滑动轨道(2)移动。

4.如权利要求1所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的变形分析系统(13)通过激光器与工业相机同步系统(131)使激光控制器(113)和相机控制器(123)的结构光的发射与接收保持时间同步。

5.如权利要求1所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的变形分析系统(13)通过激光器与工业相机位置检测模块(132)同时记录当前结构光发射模块(11)和结构光接收模块(12)的位置信息。

6.如权利要求1所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的变形分析系统(13)将结构光接收模块(12)采集到的信息和无变形飞机模板数据库(133)中的数据通过数据比对系统(134)进行比对，来判断机身是否存在变形。

7.如权利要求6所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的数据比对系统(134)通过模板匹配图像处理技术来比对。

8.如权利要求6所述的一种飞机变形扫描检测设备，其特征在于：所述的数据比对系统(134)通过神经网络统计学习方法来比对。

9.一种飞机变形扫描检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、结构光发射模块发射出结构光，并将结构光射向待检飞机表面；

S2、在滑动平台沿滑动轨道移动作用下，结构光沿着飞机机身方向滑动；

S3、滑动过程中，结构光接收模块不断采集机身反射的结构光信息；

S4、通过变形分析系统与数据处理与控制箱进行控制和数据比对，判断飞机是否存在变形。

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