大尺寸航天結(jié)構(gòu)件裝配的半實(shí)物模型點(diǎn)云處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、大尺寸航天結(jié)構(gòu)件制造偏差不可避免，在有制造偏差的工件上進(jìn)行裝配，很容易導(dǎo)致零件的裝配問(wèn)題。采用三維測(cè)量技術(shù)，在實(shí)際安裝之前，仿真和驗(yàn)證實(shí)際裝配結(jié)果，人機(jī)交互進(jìn)行容差分配，將會(huì)實(shí)現(xiàn)一次性裝配成功，提高裝配效率，有效控制裝配精度。本文針對(duì)大尺寸航天結(jié)構(gòu)件的半實(shí)物模型點(diǎn)云處理問(wèn)題，展開(kāi)了高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采樣、點(diǎn)云精簡(jiǎn)、點(diǎn)云去噪、點(diǎn)云特征提取、點(diǎn)云區(qū)域分割、點(diǎn)云數(shù)據(jù)與理論CAD模型的配準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)件加工及裝配偏差計(jì)算等工作。主要工作如下：
　

2、　(1)基于半實(shí)物虛擬裝配模型研究了一種理論CAD模型和高密度測(cè)量數(shù)據(jù)互融的方法。本文展開(kāi)了半實(shí)物虛擬裝配模型表達(dá)的研究，對(duì)半實(shí)物模型中點(diǎn)云數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、幾何特征模型進(jìn)行研究。
　　(2)針對(duì)傳統(tǒng)的 ICP算法在配準(zhǔn)時(shí)搜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)耗時(shí)而導(dǎo)致效率不高的問(wèn)題，提出了改進(jìn)的最近點(diǎn)搜索方法。該方法基于區(qū)域映射進(jìn)行對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)搜索，可極大地縮小掃描點(diǎn)云配時(shí)的最近點(diǎn)的搜索區(qū)域，從而很好地解決了傳統(tǒng)ICP算法尋找最近點(diǎn)耗時(shí)的問(wèn)題，極大地減少了點(diǎn)云匹配、

3、點(diǎn)云與CAD模型匹配需要的時(shí)間。
　　(3)現(xiàn)有ICP配準(zhǔn)算法僅僅考慮幾何要素的貼合，然而半實(shí)物三維裝配不僅僅要求幾何貼合，而且要優(yōu)先保證裝配特征的配準(zhǔn)精度。論文提出了一種基于裝配特征權(quán)重因子的改進(jìn)ICP算法。該算法在配準(zhǔn)過(guò)程中考慮到裝配特征的約束作用，為裝配特征分配權(quán)重因子。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與測(cè)量實(shí)驗(yàn)，證明該算法可較好的避免傳統(tǒng)ICP算法容易導(dǎo)致局部最優(yōu)化的情況，并提高了算法的配準(zhǔn)速度和配準(zhǔn)精度。
　　(4)最后，論文針對(duì)航天

4、儀器艙段半實(shí)物裝配實(shí)際應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了大尺寸結(jié)構(gòu)件三維激光掃描系統(tǒng)和基于半實(shí)物模型的自動(dòng)測(cè)量與點(diǎn)云處理的軟件系統(tǒng)。利用開(kāi)發(fā)的掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀器艙段點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精確提取，同時(shí)通過(guò)開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)完成了對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的組織管理、精簡(jiǎn)、去噪、特征提取、區(qū)域分割等功能，并進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)與理論CAD模型之間的配準(zhǔn)，計(jì)算出艙段的加工誤差，并以顏色云圖進(jìn)行可視化。
　　實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的基于半實(shí)物裝配模型的點(diǎn)云處理方法，可有效處理大尺寸航天結(jié)構(gòu)件裝配問(wèn)題