一种工件质量损失检测设备及工件质量损失检测方法技术

本发明专利技术公开了一种工件质量损失检测设备及工件质量损失检测方法，包括：载荷平台，固定在载荷平台上的型材构架，安装在型材构架上且能够在型材构架上移动的定位装置，以及固定安装在定位装置上的激光扫描传感器；检测设备还包括与激光扫描传感器相连的计算机控制模块；激光扫描传感器，用于由定位装置带动沿位于载荷平台上的细长形状的被测工件平滑移动，在移动的过程中对被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，并将检测数据传输给计算机控制模块；计算机控制模块，用于基于接收的检测数据确定被测工件的质量损失。基于该检测设备采用相应的检测方法，实现了对细长形状工件的表面质量损失检测。

【技术实现步骤摘要】
一种工件质量损失检测方法
本专利技术涉及质量损失检测
，尤其涉及一种针对细长工件的工件质量损失检测设备及工件质量损失检测方法。
技术介绍
空间飞行器、核设施、压力容器、机车等重大机械装备可能处于极端恶劣的服役环境中，其安全与国民经济密切相关，而材料的失效和结构的破坏会直接导致重大灾难性事故。宏观复杂结构的破坏一般起源于材料初始三维裂纹缺陷或损伤。在承受复杂载荷作用时，宏观复杂结构表面会形成缺陷，如表面微裂纹、划痕、缺口等。如何实现工件表面损伤质量的自动检测成为生产研究的重要课题之一。常见的检测表面损伤的方法包括人工视觉检测法、机器视觉检测法、电学参数检测法、激光扫描轮廓测量法、无损探伤法等。为保证产品质量并降低生产成本，很多研究人员都在致力于自动检测技术的研究。然而，目前现有技术中还没有专门针对细长工件的表面质量损失检测方法。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种工件质量损失检测设备及工件质量损失检测方法，用以解决现有技术中存在的无法针对细长工件进行表面质量损失检测的问题。本专利技术实施例提供一种工件质量损失检测设备，包括：载荷平台，固定在所述载荷平台上的型材构架，安装在所述型材构架上且能够在所述型材构架上移动的定位装置，以及固定安装在所述定位装置上的激光扫描传感器；所述检测设备还包括与所述激光扫描传感器相连的计算机控制模块；所述激光扫描传感器，用于由所述定位装置带动沿位于所述载荷平台上的细长形状的被测工件平滑移动，在移动的过程中对所述被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，并将所述检测数据传输给所述计算机控制模块；所述计算机控制模块，用于基于接收的所述检测数据确定所述被测工件的质量损失。进一步的，所述计算机控制模块还与所述定位装置相连，用于在对所述被测工件进行检测时，控制所述定位装置带动所述激光扫描传感器沿所述被测工件平滑移动。进一步的，所述计算机控制模块，具体用于控制所述定位装置带动所述激光扫描传感器沿所述被测工件匀速平滑移动；所述激光扫描传感器，具体用于按照预设扫描周期对所述被测工件的轮廓线进行扫描。进一步的，所述计算机控制模块，具体用于控制所述定位装置带动所述激光扫描传感器沿所述被测工件按照预设步长平滑移动；所述激光扫描传感器，具体用于在所述定位装置按照所述预设步长每移动一次，对所述被测工件的轮廓线扫描一次。进一步的，所述型材构架具有同步带导轨；所述定位装置包括滑块，用于在所述同步带导轨上平滑移动；所述激光扫描传感器固定安装在所述滑块上。本专利技术实施例还提供一种基于上述检测设备的工件质量损失检测方法，包括：所述计算机控制模块获取接收的所述检测数据，所述检测数据包括所述激光扫描传感器沿所述被测工件平滑移动过程中，每次扫描得到的表示所述被测工件横截面的轮廓线上各扫描点横向位置的横向检测数据和纵向位置的纵向检测数据；基于每次扫描得到的所述各扫描点的所述横向检测数据和纵向检测数据，以及每次扫描时所述定位装置当前所在位置表示的所述被测工件横截面的轮廓线上各扫描点沿所述被测工件方向的长度数据，确定所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标；根据所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积；基于所述被测工件的所述表面损失体积和所述被测工件的材料密度，确定所述被测工件的质量损失。进一步的，根据所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积，具体包括：根据表示所述被测工件表面的所述各扫描点的高度的Z坐标，构建Z坐标的m*n阶的数据矩阵，其中，m为每次扫描的扫描点的数量，n为扫描的次数；使用边缘检测算法，对构建的所述数据矩阵表示的灰度图像进行边缘检测，确定所述被测工件的损伤区域；根据所述被测工件表面的所述损伤区域内的各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积。进一步的，根据所述被测工件表面的所述损伤区域内的各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积，具体包括：采用如下公式确定所述被测工件表面的所述损伤区域中第j列的基准：其中，u为所述损伤区域中的第j列的基准，所述损伤区域中第j列的边缘点坐标为(p,j)和(q,j)，Zij为所述损伤区域中第i行第j列的Z坐标；采用如下公式确定所述被测工件的表面损失体积：其中，V为所述被测工件的表面损失体积，uj为所述损伤区域中的第j列的基准，s为单个扫描点所对应的微元面积。进一步的，所述检测数据为多次检测得到的检测结果的平均值。进一步的，在确定所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标之后，还包括：使用逆向工程算法对所述各扫描点的三维坐标进行三维重建，创建所述被测工件表面的可视化模型；展现所述可视化模型。本专利技术有益效果包括：本专利技术实施例提供的方案中，在对细长形状的工件表面质量损失进行检测时，可以将被测工件放置在检测设备的载荷平台上，并由定位装置带动激光扫描传感器沿被测工件平滑移动并对被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，然后由检测设备的计算机控制模块基于扫描得到的该检测数据确定被测工件的质量损失，从而实现了对细长形状工件的表面质量损失检测。本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的工件质量损失检测设备的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的工件质量损失检测方法的流程图；图3为本专利技术实施例中被测工件的横截面在坐标系中的示意图；图4为本专利技术实施例提供的方法中确定被测工件的表面损失体积的流程图。具体实施方式为了给出针对细长形状工件的表面质量损失检测的实现方案，本专利技术实施例提供了一种工件质量损失检测设备及工件质量损失检测方法，以下结合说明书附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本专利技术实施例提供一种工件质量损失检测设备，如图1所示，包括：载荷平台11，固定在载荷平台11上的型材构架12，安装在型材构架上且能够在型材构架12上移动的定位装置13，以及固定安装在定位装置13上的激光扫描传感器14；检测设备还包括与激光扫描传感器14相连的计算机控制模块15；激光扫描传感器14，用于由定位装置13带动沿位于载荷平台11上的细长形状的被测工件平滑移动，在移动的过程中对被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，并将检测数据传输给计算机控制模块15；计算机控制模块15，用于基于接收的检测数据确定被测工件的质量损失。本专利技术实施例中，在上述图1所示的检测设备中，型材构架12可以具有同步带导轨，定位装置13可以包括滑块，用于在同步带导轨上平滑移动，且激光扫描传感器14可以固定安装在该滑块上。在使用上述图1所示的检测设备对细长形状的工件进行表面质量损失检测时，可以首先将检测设备的载荷平台11调平，并沿型材构架12的方向，将被测工件放置在载荷平台11上，接通激光扫描传感器的电源，然后从被测工件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工件质量损失检测设备，其特征在于，包括：载荷平台，固定在所述载荷平台上的型材构架，安装在所述型材构架上且能够在所述型材构架上移动的定位装置，以及固定安装在所述定位装置上的激光扫描传感器；所述检测设备还包括与所述激光扫描传感器相连的计算机控制模块；所述激光扫描传感器，用于由所述定位装置带动沿位于所述载荷平台上的细长形状的被测工件平滑移动，在移动的过程中对所述被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，并将所述检测数据传输给所述计算机控制模块；所述计算机控制模块，用于基于接收的所述检测数据确定所述被测工件的质量损失。

【技术特征摘要】
1.一种工件质量损失检测方法，应用于工件质量损失检测设备，其特征在于，所述检测设备，包括：载荷平台，固定在所述载荷平台上的型材构架，安装在所述型材构架上且能够在所述型材构架上移动的定位装置，以及固定安装在所述定位装置上的激光扫描传感器；所述检测设备还包括与所述激光扫描传感器相连的计算机控制模块；所述激光扫描传感器，用于由所述定位装置带动沿位于所述载荷平台上的细长形状的被测工件平滑移动，在移动的过程中对所述被测工件的轮廓线进行扫描，得到检测数据，并将所述检测数据传输给所述计算机控制模块；所述计算机控制模块，用于基于接收的所述检测数据确定所述被测工件的质量损失；所述方法，包括：所述计算机控制模块获取接收的所述检测数据，所述检测数据包括所述激光扫描传感器沿所述被测工件平滑移动过程中，每次扫描得到的表示所述被测工件横截面的轮廓线上各扫描点横向位置的横向检测数据和纵向位置的纵向检测数据；基于每次扫描得到的所述各扫描点的所述横向检测数据和纵向检测数据，以及每次扫描时所述定位装置当前所在位置表示的所述被测工件横截面的轮廓线上各扫描点沿所述被测工件方向的长度数据，确定所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标；根据所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积；基于所述被测工件的所述表面损失体积和所述被测工件的材料密度，确定所述被测工件的质量损失；其中，根据所述被测工件表面的所述各扫描点的三维坐标，确定所述被测工件的表面损失体积，具体包括：根据表示所述被测工件表面的所述各扫描点的高度的Z坐标，构建Z坐标的m*n阶的数据矩阵，其中，m为每次扫描的扫描点的数量，n为扫描的次数；使用边缘检测算法，对构建的所述数据矩阵表示的灰度图像进行边缘检测，确定所述被测工件的损伤区域；根据所述被测工件表面的所述损伤区域内的各扫描点的三维坐标，确定所述被测工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉燕，温银堂，王振春，战再吉，吕坤坤，王大正，周阳，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13