学生姓名：王旭彤

班班级级：机械2018-04班

指导教师：郭亮

毕设题目：商用飞机复合材料叠层构件制孔劈裂图像检测方法设计

一、概况

1.选题意义

现代工业生产与制造的规模较大，对流水线产品质量的要求却不能因此降低，因此需采用合适的检测环节以确保可靠性，从而降低产品的次品率。目前商用飞机制造过程中的钻削成为最为繁重的机械加工工序之一，由于层间连接强度差、材料硬度高，会出现一系列的加工过程中的缺陷，损害产品质量，又鉴于在商用飞机制造过程的特殊性，传统的检测机械零件的方法会存在一些弊端，因此目前提出使用基于计算机视觉的检测方法，此方法不依赖于人的主观判断，而是通过计算机及相关的软件技术完成对产品的检测。

计算机视觉检测技术是一种非接触式的检测技术，不需要与实物接触，只需要把需要检测的图像采集出来，利用计算机进行对比计算，再经过一定的处理提取出有用的信息，分析得出结果再与标准进行比对。这一检测过程既可以在产品的生产过程中进行，也可以在产品生产完成以后进行，相当于给产品的质量上了双重保险，提高了产品的合格性，为产品的质量提供了有力的保证。

2.任务分解

（1）通过查阅文献，了解计算机视觉在圆孔零件检测方面以及复合材料检测方面的应用；

（2）查阅文献，了解关于复合材料加工孔时的变形情况；

（3）通过查阅文献以及加工道具加工孔的大小以及加工机床的大小设计一套硬件设备负责拍摄所制孔的加工情况；

（4）硬件系统的设计；

（5）根据所选相机学习 pylon 上的编程接口；

（6）对所使用的相机进行标定；

（7）对图像使用计算机视觉算法进行预处理；

（8）设计计算机视觉算法对制孔过程中所拍摄的图像进行相关特征提取分析；

（9）设计圆孔劈裂面积特征提取的人机交互软件界面；

（10）以 MATLAB 软件或 Python 软件为平台，编程实现相关检测方案；

（11）通过其他常用方法进行比对优越性。

二、已完成工作

1.前期工作

已完成文献资料搜集、整理与阅读、翻译外文文献；

2.加工采集阶段

已完成复合材料的孔加工、硬件系统选择、图像采集；

将图片采集至上位机进行下一步图像处理：

对制孔加工的复合材料板数量统计如下：

3.算法阶段

学习相关图像处理方法在制孔检测中的应用、学习交互页面的设计贯穿在整个毕业设计过程中进行，对所写算法进行不断调试；

进行算法设计，实现通过相关图像处理方法构建相关指标检测选择劈裂面积这一指标、评价制孔质量并进行相关交互页面的设计；已完成最初版的总体设计算法及软件页面的制作；

4.人工交互阶段

设计完成交互界面。对最初版本的算法与软件进行修改；

进行了部分原理算法的毕业论文内容的撰写。

   软件运行测试数据结果如下图：

三、下一步工作计划

1.继续进行对算法的调试，设计优化图像处理方法构建相关指标检测并评价制孔质量的方法及算法；

2.继续进行资料的搜集整合，学习新的算法，选择最适宜的算法过程；

3.整理所得的数据材料等，对毕业论文进行撰写。

问题一：该毕业设计设计出的软件是在生产线上高频运行还是低频运行？

回答：本毕业设计是基于pylon软件控制相机拍摄，整个过程是手工拍摄，因此是在低频运行状态。

问题二：该毕业设计的评价指标如何体现？

回答：设计的软件可以将所测孔的劈裂面积信息和孔圆拟合数据导出，指标根据劈裂面积和孔圆拟合面积的比值来判定劈裂孔是否在合格范围内。

问题三：劈裂孔边缘一些剐蹭导致的小裂缝是否算作劈裂部分？

回答：劈裂孔边缘的细小斑点裂缝是由于剐蹭导致的，该部分通过开闭运算消除，并不计入劈裂有效面积，但如果有大片剐蹭开闭运算无法消除会计算在内，但是这种情况剐蹭过大零件孔会处于失效状态。

问题四：软件能检测的孔大小有规定吗？

回答：孔洞大小规格在本设计软件中根据相机所拍摄的视野决定，凡是该相机能够拍摄全的孔洞大小都能检测，但是由于设置了极小值阈值，若孔洞极小也无法检测出。

截至4月份，我们的本科生毕业设计已经过了二分之一，纵观我的整个毕业设计过程，我学到了很多知识，对碳纤维复合材料板的制孔加工过程深入了解，了解到了复合材料板的制孔劈裂情况，学会了软件python的基本用法，同时也学会了Opencv对图像的处理过程，我通过这些天不仅巩固了专业知识，并且学会面对新问题时候积极寻找解决方法。

在最初对软件的使用问题上并不是一帆风顺，对各种环境的配置需要选择良多，环境配置后对于图像处理的整个过程更改了多次原理算法，从最初的算法只能适应几张图片一步步修改，到最终几百张孔图像皆可以处理，整个过程都在不断修改算法，试用新的图像处理算法过程，不断调整参数，以得到最合适的算法。

找到适合的算法后又遇到了制作exe运行软件的问题，于是我继续学习PyQt和Pyside2制作并完善软件界面，继续进行整个人工交互界面软件的设计，并继续完善软件功能以期望得到最终的目的数据，后期我将继续进行不同算法的学习，以期望更加完善我的毕业设计内容。

从一开始不会对图像噪声进行精确消除处理到最终拟合出孔劈裂情形一路走来并不顺利，好在我的指导老师郭亮老师在途中做详细指导，一步步引导我攻克问题。从最初的结合我的研究生课题方向组织论文选题、资料收集、实验指导、PPT和论文的布局结构等等，郭亮老师都给予了我极大的指导帮助，在实验过程中实验室的前辈师兄们也给予了我很大的帮助，在此向指导老师郭亮老师和师兄们表达最诚挚的感谢！在今后的学习中我也会面对问题积极迎难而上，不忘初心。