面向航空构件典型特征的三维激光测量技术研究

论文摘要

航空构件在制造过程中不可避免地会产生一定的尺寸误差,不同环节的误差累积会对航空设备的装配性能产生重大影响。但是长期以来,零件的检测主要依靠人工来完成,存在检测质量一致性差和检测效率低下的问题。目前航空构件制造向着数字化方向发展,其中零件特征的数字化测量是重要一环。本文基于三维激光测量技术,对测量过程中的多线激光测量系统模型构建、基于单应性矩阵的多线激光双目匹配、基于平行多线激光的蒙皮加工边界测量、基于交叉激光的孔窝类特征测量等关键技术进行深入研究,实现了航空构件典型特征的数字化测量,主要研究内容如下:(1)为了对航空蒙皮件的加工边界、锪窝和圆孔特征进行测量,建立了多线激光测量系统模型。针对系统标定过程中需要精密靶标和提取的光平面特征点较少的问题,研究并实现了多线激光平面诱导的单应性矩阵标定方法。实验结果表明,通过单应性匹配重建的激光平面精度可达0.0048mm,标定精度较高。(2)为了解决多线激光双目匹配的歧义性问题,提出了基于单应性矩阵的多线激光双目匹配方法。针对平行多线激光,结合激光线段重合度的方法,进一步消除了图像对应点的误匹配问题。实验结果表明,多线激光匹配重建的台阶块点云精度可达0.065mm,重建精度较高。(3)针对航空蒙皮件的加工边界特征,采用平行多线激光进行测量,提出了模板匹配法对蒙皮箱体点云进行特征提取。首先通过定制模板对点云模型进行特征分解,然后统一对分解得到的截面线进行边界特征点提取,最后对离散的特征点进行插值,自动生成边界特征线。实验结果表明,蒙皮加工边界测量精度可达0.095mm,测量精度较高。(4)针对锪窝和圆孔特征,采用交叉激光进行测量,提出了几何分割法对交叉激光点云进行特征提取。通过对点云模型进行降维,在二维空间上对特征进行检测,从而将三维问题转换成二维问题。实验结果表明,圆孔直径测量精度可达0.069mm,锪窝深度测量精度可达0.068mm,测量精度较高。(5)搭建软硬件系统平台,选取标准样件验证所研究的多线激光扫描重建和零件特征提取方法。实验结果表明,蒙皮加工边界和圆孔的测量精度基本满足测量要求,锪窝深度测量精度也达到了微米级。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李想

导师: 刘长毅,殷黎明

关键词: 零件特征,激光测量,多线激光匹配,点云模型,特征提取

来源: 南京航空航天大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 物理学,航空航天科学与工程,无线电电子学

单位: 南京航空航天大学

分类号: V261;TN247

DOI: 10.27239/d.cnki.gnhhu.2019.000263

总页数: 91

文件大小: 4254K

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标签：零件特征论文;  激光测量论文;  多线激光匹配论文;  点云模型论文;  特征提取论文;