In-process vision monitoring methods for aircraft coating laser cleaning based on deep learning

人工智能 计算机科学 级联 均方误差 特征(语言学) 过程(计算) 表面粗糙度 深度学习 人工神经网络 交叉口(航空) 模式识别(心理学) 计算机视觉 材料科学 数学 统计 工程类 语言学 哲学 化学工程 复合材料 航空航天工程 操作系统
作者
Qichun Hu,Xiaolong Wei,Xiaoqing Liang,Liucheng Zhou,Weifeng He,Yi-Peng Eve Chang,Qingyi Zhang,Caizhi Li,X. Wu
出处
期刊:Optics and Lasers in Engineering [Elsevier BV]
卷期号:160: 107291-107291 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.optlaseng.2022.107291
摘要

In order to protect the substrate during the cleaning process as well as evaluate the cleaning effect and surface quality after laser cleaning of aircraft coatings, a visual monitoring method based on deep learning is proposed. In this paper, the data sets of "flame recognition-cleaning quality evaluation" and "optical image-surface roughness" are constructed and data enhancement is performed. The SSEResNet backbone network which can effectively extract the details of the input image is designed by using the feature fusion method. The Cascade R-CNN object detection model is improved by using SSEResNet, BiFPN and Soft-NMS, and the SSEResNet101 regression model which can directly predict surface roughness from optical images is proposed based on ResNet101. Model comparison and ablation experiments show that the above two deep learning models proposed by us have excellent detection ability and regression prediction performance, and can realize flame recognition, cleaning effect judgment during laser cleaning as well as post-cleaning surface quality evaluation. In this paper, the effects of four different learning rate decay strategies on the models are further studied. The results show that the training effect of CosineAnnealing with warm restart method is the best. In SSEResNet101 model, the training mean square error (MSE) loss is 0.0249, the mean absolute error (MAE) is 0.278μm, and the test MAE is 0.245μm; In improved Cascade R-CNN model, the mean average precision (mAP) value of intersection over union (IoU=0.6) reaches 93.6%.
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