大型航空構(gòu)件視覺測(cè)量特征提取方法研究.pdf

1、大型航空零部件在生產(chǎn)、制造和運(yùn)輸過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生一定的尺寸誤差和形面變形，不同環(huán)節(jié)的誤差累積從而導(dǎo)致裝配環(huán)節(jié)飛機(jī)的裝配協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度控制十分困難。目前，國外航空生產(chǎn)廠家已基本能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)、制造、裝配一體化的生產(chǎn)過程，其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是零件產(chǎn)品的數(shù)字化測(cè)量，以數(shù)字化測(cè)量手段還原制造零部件的實(shí)際形面信息和幾何尺寸，與理論檢測(cè)數(shù)模對(duì)比，以指導(dǎo)完成高質(zhì)量的飛機(jī)零部件裝配。雙目立體視覺測(cè)量由于其測(cè)量精度高、魯棒性好、效率快、測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)，

2、已逐漸被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)數(shù)字化裝配過程中。本文采用基于輔助激光掃描的雙目立體視覺測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)大型航空構(gòu)件形面的三維測(cè)量。針對(duì)測(cè)量過程中的激光條紋特征提取以及被測(cè)目標(biāo)的邊界特征提取等圖像處理方法進(jìn)行了深入研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）針對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)拍攝的光條圖像亮度分布不均勻，光條特征難以快速、高精度提取的難題，提出一種基于自適應(yīng)閾值處理的光條中心提取方法。建立光條區(qū)域分割自適應(yīng)閾值數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上，利用局部二次曲線逼近快速獲取

3、光條法線方向進(jìn)行光條中心提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與Steger算法相比，光條中心提取偏差基本在0.1pixel以內(nèi)，而提取效率提升約3倍。
　?。?）針對(duì)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)光照環(huán)境復(fù)雜、背景干擾嚴(yán)重導(dǎo)致被測(cè)零件邊界難以完整準(zhǔn)確檢測(cè)的問題，提出基于光條幾何特征突變的目標(biāo)邊界特征提取方法。分析光條特征在目標(biāo)邊界處的幾何突變特性并建立邊界數(shù)學(xué)模型，采用粗精結(jié)合的方式進(jìn)行邊界特征點(diǎn)的高精度提取。邊界提取實(shí)驗(yàn)表明：該方法能夠有效提取復(fù)雜背景環(huán)境下的目標(biāo)邊

4、界特征，提取精度達(dá)到0.056%。
　?。?）為進(jìn)一步提高圖像處理的效率，采用改進(jìn)的Kalman濾波算法對(duì)光條特征感興趣區(qū)域進(jìn)行快速跟蹤定位，從而在感興趣區(qū)域內(nèi)進(jìn)行光條中心特征以及邊界特征的快速提取。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法能夠有效跟蹤定位序列圖像中的光條區(qū)域，可使該區(qū)域內(nèi)圖像處理效率提高62%以上。
　?。?）搭建基于輔助激光掃描的雙目立體視覺測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室采用標(biāo)準(zhǔn)件測(cè)量驗(yàn)證本文所提光條中心提取方法和邊界提取方法，平面