發(fā)布時(shí)間：2020-09-23 08:45

　　 航空構(gòu)件在制造過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定的尺寸誤差,不同環(huán)節(jié)的誤差累積會(huì)對(duì)航空設(shè)備的裝配性能產(chǎn)生重大影響。但是長(zhǎng)期以來(lái),零件的檢測(cè)主要依靠人工來(lái)完成,存在檢測(cè)質(zhì)量一致性差和檢測(cè)效率低下的問(wèn)題。目前航空構(gòu)件制造向著數(shù)字化方向發(fā)展,其中零件特征的數(shù)字化測(cè)量是重要一環(huán)。本文基于三維激光測(cè)量技術(shù),對(duì)測(cè)量過(guò)程中的多線(xiàn)激光測(cè)量系統(tǒng)模型構(gòu)建、基于單應(yīng)性矩陣的多線(xiàn)激光雙目匹配、基于平行多線(xiàn)激光的蒙皮加工邊界測(cè)量、基于交叉激光的孔窩類(lèi)特征測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究,實(shí)現(xiàn)了航空構(gòu)件典型特征的數(shù)字化測(cè)量,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)為了對(duì)航空蒙皮件的加工邊界、锪窩和圓孔特征進(jìn)行測(cè)量,建立了多線(xiàn)激光測(cè)量系統(tǒng)模型。針對(duì)系統(tǒng)標(biāo)定過(guò)程中需要精密靶標(biāo)和提取的光平面特征點(diǎn)較少的問(wèn)題,研究并實(shí)現(xiàn)了多線(xiàn)激光平面誘導(dǎo)的單應(yīng)性矩陣標(biāo)定方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)單應(yīng)性匹配重建的激光平面精度可達(dá)0.0048mm,標(biāo)定精度較高。(2)為了解決多線(xiàn)激光雙目匹配的歧義性問(wèn)題,提出了基于單應(yīng)性矩陣的多線(xiàn)激光雙目匹配方法。針對(duì)平行多線(xiàn)激光,結(jié)合激光線(xiàn)段重合度的方法,進(jìn)一步消除了圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的誤匹配問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,多線(xiàn)激光匹配重建的臺(tái)階塊點(diǎn)云精度可達(dá)0.065mm,重建精度較高。(3)針對(duì)航空蒙皮件的加工邊界特征,采用平行多線(xiàn)激光進(jìn)行測(cè)量,提出了模板匹配法對(duì)蒙皮箱體點(diǎn)云進(jìn)行特征提取。首先通過(guò)定制模板對(duì)點(diǎn)云模型進(jìn)行特征分解,然后統(tǒng)一對(duì)分解得到的截面線(xiàn)進(jìn)行邊界特征點(diǎn)提取,最后對(duì)離散的特征點(diǎn)進(jìn)行插值,自動(dòng)生成邊界特征線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,蒙皮加工邊界測(cè)量精度可達(dá)0.095mm,測(cè)量精度較高。(4)針對(duì)锪窩和圓孔特征,采用交叉激光進(jìn)行測(cè)量,提出了幾何分割法對(duì)交叉激光點(diǎn)云進(jìn)行特征提取。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云模型進(jìn)行降維,在二維空間上對(duì)特征進(jìn)行檢測(cè),從而將三維問(wèn)題轉(zhuǎn)換成二維問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,圓孔直徑測(cè)量精度可達(dá)0.069mm,锪窩深度測(cè)量精度可達(dá)0.068mm,測(cè)量精度較高。(5)搭建軟硬件系統(tǒng)平臺(tái),選取標(biāo)準(zhǔn)樣件驗(yàn)證所研究的多線(xiàn)激光掃描重建和零件特征提取方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,蒙皮加工邊界和圓孔的測(cè)量精度基本滿(mǎn)足測(cè)量要求,锪窩深度測(cè)量精度也達(dá)到了微米級(jí)。
【學(xué)位單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：V261;TN247
【部分圖文】：

' ' 1 0 0 00 0 0 1 i i i i i i i i x y x x xx y y x y 1 2 3 4 5 6 7 8 h h h h h h h h 方程中未知變量的個(gè)數(shù)為 8 個(gè)，求共線(xiàn)。，一般會(huì)用到 4 對(duì)以上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)建立目標(biāo)函數(shù)，采用 Levenberg-求取其最小二乘解作為H 的最優(yōu)單應(yīng)性矩陣標(biāo)定表面無(wú)強(qiáng)反光性質(zhì)的平板，如圖 激光線(xiàn)，分別對(duì)應(yīng)于四個(gè)激光平面?zhèn)�不同的單應(yīng)性矩陣。求解單應(yīng)性到左圖像中同一條激光線(xiàn)上像素點(diǎn)示:

圖 4.12 感興趣區(qū)域灰度直方圖類(lèi)間方差法[86]計(jì)算圖像的分割閾值，記為h0T ，統(tǒng)像素的個(gè)數(shù)，尋找灰度值大于h0T 的灰度級(jí)，其集 0 i i hH h h T每個(gè)灰度級(jí)中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，像素點(diǎn)最多的灰度1= h hT T T 數(shù)，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，取 T =10。hT 對(duì)圖像進(jìn)行分割，提取得到二值化激光線(xiàn)圖，(a) 感興趣區(qū)域圖 (b) 交叉激光二值化圖

圖 5.1 硬件系統(tǒng)外觀計(jì)的硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一套多線(xiàn)激光測(cè)量軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)，其中完成的功能主要包括:多線(xiàn)激光掃描重建、锪征，由于蒙皮箱體點(diǎn)云數(shù)據(jù)量較大，且點(diǎn)云處理過(guò)外開(kāi)發(fā)了一套處理大數(shù)據(jù)點(diǎn)云的軟件系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)用。兩套軟件系統(tǒng)的整體界面如圖 5.2 所示。塊窗口 點(diǎn)云顯示窗口相機(jī)實(shí)時(shí)顯示窗口

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