發(fā)布時間：2020-04-07 07:36

【摘要】：面向我國航空工業(yè)的發(fā)展需求,大型航空零件之間的連接裝配由于占整個航空工業(yè)生產(chǎn)工作量的50%以上而成為了航空工業(yè)的重點(diǎn)研究方向。因此針對大型航空零件形面尺寸的數(shù)字化測量作為能夠?qū)Υ笮秃娇樟慵b配進(jìn)行檢測與指導(dǎo)的關(guān)鍵技術(shù),成為了航空工業(yè)裝配研究中的重要內(nèi)容。而在現(xiàn)有的數(shù)字化測量方式中,雙目視覺測量方法以其非接觸式、高精度、高效率、高柔性的優(yōu)勢成為了航空工業(yè)裝配現(xiàn)場的主要測量方式之一。本課題組提出了基于輔助激光的大視場復(fù)合式雙目視覺測量方法,以實(shí)現(xiàn)對大型航空零部件的形面測量,為后續(xù)的數(shù)字化裝配進(jìn)行相應(yīng)指導(dǎo)。在雙目視覺測量領(lǐng)域中,圖像特征基元匹配是保障該測量方法精度、魯棒性與自動化程度的關(guān)鍵,也是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)與難點(diǎn)。本文針對在大型航空零件裝配現(xiàn)場中復(fù)合式雙目視覺測量系統(tǒng)所需圖像匹配的環(huán)節(jié)進(jìn)行分析,對工業(yè)圖像匹配技術(shù)開展了深入的研究工作,主要研究內(nèi)容如下所示:(1)對現(xiàn)有雙目視覺圖像匹配方法與其原理進(jìn)行整理與深度剖析,針對復(fù)合式雙目視覺測量需要進(jìn)行圖像匹配的輔助激光光條中心點(diǎn)相互匹配環(huán)節(jié)和多站數(shù)據(jù)拼接中構(gòu)建中轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的特征標(biāo)志點(diǎn)匹配環(huán)節(jié),分別使用了NCC模板匹配、SIFT圖像特征匹配與極線約束匹配,并對這些匹配方法進(jìn)行了效果評估,從應(yīng)用結(jié)果上論證了傳統(tǒng)的三類匹配方法對復(fù)合式雙目視覺測量系統(tǒng)所拍攝的工業(yè)圖像進(jìn)行直接匹配過程中存在有大量誤匹配、無效匹配、匹配不足的局限性。(2)針對激光光條中心點(diǎn)的相互匹配問題,提出了一種基于非度量畸變校正的匹配參數(shù)自適應(yīng)標(biāo)定法,在設(shè)計了一種用于匹配參數(shù)標(biāo)定的特征點(diǎn)布置方案的基礎(chǔ)上,引入非度量圖像畸變校正方法并提出了霍夫空間最小區(qū)域圓共線點(diǎn)識別匹配方法,完成對于初始匹配點(diǎn)集的高精度提取與其100%高準(zhǔn)確度一一對應(yīng)匹配,通過改良的分區(qū)域魯棒性RANSAC匹配參數(shù)計算方法可以完成對于極限約束匹配所需的匹配參數(shù)矩陣高精度獲取,相對于傳統(tǒng)匹配參數(shù)計算方法精度提高了51%以上。(3)針對多站數(shù)據(jù)拼接所需的工業(yè)圖像特征標(biāo)志點(diǎn)匹配問題,提出了一種基于雙目圖像,通過構(gòu)造第三視角新圖像以形成雙極線交點(diǎn)約束的工業(yè)圖像特征標(biāo)志點(diǎn)匹配方法,基于Bouguet極線校正原理,對右圖像中的特征點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行基于內(nèi)參數(shù)的局部視角變換,以構(gòu)成第三視角新圖像,從而形成雙極線交點(diǎn)約束,然后通過雙極線交點(diǎn)縮小對應(yīng)匹配點(diǎn)的搜索范圍以完成特征標(biāo)志點(diǎn)的匹配,最終匹配準(zhǔn)確度達(dá)到95%以上。(4)在上述研究基礎(chǔ)上,分別對實(shí)驗(yàn)室平面標(biāo)準(zhǔn)樣件和大型航空零件測量現(xiàn)場進(jìn)行了匹配精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下使用第(2)點(diǎn)匹配技術(shù)平面重建精度RMSE達(dá)到0.1693mm,現(xiàn)場環(huán)境下以球狀視覺靶標(biāo)表征的特征標(biāo)志點(diǎn)使用第(3)點(diǎn)進(jìn)行匹配的準(zhǔn)確度達(dá)到了100%,并且最終大型航空零件多站數(shù)據(jù)拼接效果良好,滿足航空現(xiàn)場測量的精度要求。
【圖文】：

大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文及意義研制專項(xiàng)已成為我國國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的重大規(guī)力直接代表了國家航空工業(yè)水平，也是彰顯國家工業(yè)、科力發(fā)展大型飛機(jī)的生產(chǎn)制造能夠有效地對國家工業(yè)制造水國民經(jīng)濟(jì)的提升、國家安全的保障、綜合國力和競爭力的通常意義上是指具有大于 100 噸起飛總重量的軍民用運(yùn)輸機(jī)。其機(jī)體應(yīng)該具有大尺寸、高可靠性、長滿載航程（50間達(dá) 90000h）等顯著特點(diǎn)[1,2]。

大型航空零件復(fù)合式視覺測量匹配方法研究中，航空零件的裝配問題主要有：1）待裝配配3）裝配發(fā)生干涉；4）裝配間隙過大；5）強(qiáng)形。不解決這些實(shí)際裝配問題，航空零件裝配目前，國內(nèi)各大主機(jī)廠面向?qū)嶋H裝配問題的主補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)工藝進(jìn)行裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度控制；2量的檢測[8-10]。這些傳統(tǒng)方法對裝配質(zhì)量的檢代大型飛機(jī)生產(chǎn)制造進(jìn)程與節(jié)奏。因此，現(xiàn)代等迫切需求僅僅利用傳統(tǒng)裝配工藝與其檢測技
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V261;TP391.41

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本文編號：2617633