飞机钣金件数字化检测中的模型配准技术研究

摘要

随着新一代飞机性能的不断提高，对钣金零件形状精度的要求越来越严格。传统的钣金零件检测方法由于检测精度低、检验模具成本高等缺点越来越难以满足钣金零件高效、快速和高精度的检测需求。钣金零件的数字化快速检测技术旨在实现零件的快速测量，并将测量的零件点云数据与理论CAD模型进行配准对齐，以获得零件各部位具体的误差信息，从而实现无检验模具的快速质量检测。其中模型配准技术是数字化检测中至关重要的一个环节，其精度的大小直接影响数字化检测结果可靠性的高低。本文对飞机钣金零件数字化检测中的模型配准技术进行研究，重点解决其中的配准数据采样和带定位孔的钣金零件的模型配准问题，主要研究内容概括如下：
　　1、提出了一种以均衡配准约束力为目标的配准数据采样方法。利用配准约束理论，对点云数据在配准过程中不同自由度方向上的约束情况进行分析，并在此基础上提出了一种点云数据采样方法，使得采样后的点云数据在六个自由度方向上的配准约束力达到比较均衡的状态，从而有效提高了配准算法的收敛速度和稳定性。
　　2、对于带定位孔的钣金零件难配准的问题，提出了一种综合最小二乘配准法和三基准配准法的模型配准方法。该方法的关键是限定自由度在给定的松弛裕度内进行调整，因而既可以保证前序配准已确定的自由度约束基本保持不变，同时又能对其他的自由度方向进行有效的调整，从而使各个自由度方向上的配准都达到最优的结果。
　　3、在配准算法的研究基础上，结合实验室已有的软件平台，开发了钣金零件模型配准的功能模块来实现整个模型配准的过程，并通过具体实例验证了配准模块功能的有效性。同时开发的钣金零件典型特征的误差计算功能模块可以实现对零件的整体或者某个截面、弯边夹角以及下陷的误差情况进行检测和分析。

目录

声明

第一章 绪论

1.1飞机钣金零件检测

1.2 国内外研究现状

1.3论文研究内容与章节安排

第二章 配准数据采样方法

2.1模型配准的流程

2.2模型配准数学表示

2.3 钣金零件配准数据采样方法

2.4本章小结

第三章 带定位孔的钣金零件模型配准

3.1引言

3.2定位约束配准

3.3带定位孔的模型配准方法

3.4本章小结

第四章 配准模块软件实现与钣金零件典型特征分析

4.1软件系统简介

4.2模型配准模块实例验证

4.3钣金零件典型特征分析

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文