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挑战杯二等奖:机器视觉助力叶片检测新方法

来源:记者团 点击次数:345次 发布时间:2015-12-19 11:37:39 编辑:见习编辑 周小琪

  ■记者团 兰婕


  2015年11月20日,第十四届“挑战杯”中航工业全国大学生课外学术科技作品竞赛颁奖仪式在广州举行,由我校机械学院马千里、蒋诚、杜雨丁等八名同学组成的团队,在李文龙副教授的指导下,凭借“航空铸造涡轮叶片非接触式光学检测装置”获二等奖。


  涡轮叶片是航空发动机重要的动力部件之一,其设计制造水平和使用可靠性直接影响发动机服役性能和飞行安全性。航空铸造涡轮叶片的质量与航天器材密切相关。


  在开始设计之初,团队成员首先对我国涡轮叶片的检测现状进行了详细而全面的分析。基于涡轮叶片在航天器材中的重要地位,以及涡轮叶片叶身细长,结构不对称,凝固成型时受力不均匀,易发生弯曲扭转变形的问题,团队成员,2012级本科生蒋诚介绍了装置设计的应用价值,”我国现在涡轮叶片检测主要是以人工测量和三坐标测量器两种方法为主,而这两种方法分别存在精确度较低和效率低下的问题,市场对于快速精确检测涡轮叶片的装置的需求是非常大的,而我们的装置实现了高精度与高效率的统一,切实满足了市场需求。”


  机械学院院长丁汉院士在推荐信中提到:装置实现了软件,器件,算法的一体化。这道出了该装置的关键技术和创新点。机械学院15级研究生,马千里说出了团队最初所面临的难题,也正是激发创新的起点:“我们的装置是要实现在大景深的测量的基础上的高精度检测,而在实际中,景深大小与精确程度又是成反比的,这一点难度很大。”


  “解决问题就在于怎样精确提取测量时的中心线,中心线越精确,检测结果就会越准确。”12级本科生杜雨丁补充道。基于这一问题,团队首创了一种新的激光条纹中心线提取算法,这一算法使用了两步灰度重心法,可以进行激光条纹中心线的亚像素提取,保证了大景深下的精度要求。二零一五年一月八日,在参加挑战杯校赛前夕,这一自主创新的算法申请了发明专利,并通过了教育部和中科院情报中心的查新。 


  “在制作过程中,团队面临的主要难关是进行标定。关于标定,形象说来就是让计算机知道所测的点在什么位置,让实际的点与计算机中的点统一起来。”蒋诚说道,“标定结果不稳定,会有偶发误差,标定过程中需要耐心调试,有时候一天需要标定许多次。”但是在团队成员的努力下,现在的精度已经达到了预设目标。


  自主研发传感器,自主创新设计算法,自主编写软件,团队掌握了核心技术的同时,现在已经进行了实际的测试,最终改进之后会将装置投入市场。蒋诚说到:“这一装置具有良好的应用前景和市场前景。 同时它的一大亮点便是支持二次开发,进行改动之后可以不仅仅局限于对叶片的检测,检测对象可以扩展到更多领域。”