面向大型航空構(gòu)件測量的大視場相機標定技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，復合材料的應(yīng)用日益增加，航空大型復材構(gòu)件作為大型飛機的主要承載部件，其生產(chǎn)以及裝配質(zhì)量直接決定飛機的服役性能。為實現(xiàn)復材構(gòu)件低損傷、高精度、高可靠性的生產(chǎn)以及連接裝配，需要對大型復材構(gòu)件的尺寸進行高精度測量，因此研究針對航空構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場的快速高精度測量方法具有重要意義。雙目立體視覺是一種非接觸式高精度、高效率、高柔性的便捷測量方法，課題組提出了基于激光掃描與跟蹤儀拼接的大型構(gòu)件視覺測量方法，以實現(xiàn)對航空大型復

2、材零部件的參數(shù)測量。
　　在雙目立體視覺測量系統(tǒng)中，相機標定作為首要環(huán)節(jié)，其全局標定精度直接影響到最終的測量精度。本文從大型航空構(gòu)件測量現(xiàn)場視場大、畸變嚴重、環(huán)境復雜的難點入手，對大視場相機標定技術(shù)開展了研究工作，主要研究內(nèi)容包括：
　　1.對國內(nèi)外現(xiàn)有相機標定方法進行整理分析，針對相機大視場現(xiàn)場標定問題，提出了基于分區(qū)域參數(shù)分離求解的大視場雙目相機標定方法，該方法利用參數(shù)分離標定的思想，對測量空間進行分區(qū)：在靠近主點畸變較

3、小的區(qū)域通過空間布點求解相機參數(shù)初值，在視場四角畸變較大位置設(shè)置共線約束求解畸變系數(shù)初值，以重投影誤差最小為目標進行參數(shù)整體優(yōu)化，通過單張照片快速實現(xiàn)大視場相機的全場標定。
　　2.在標定方法的基礎(chǔ)上，分析了標定控制點結(jié)構(gòu)分布對標定測量精度的影響因素，利用激光跟蹤儀以及視覺測量系統(tǒng)搭建了標定控制場，采用實驗歸納的方式定性分析了標定控制點景深分布、數(shù)量以及像面分布對標定測量精度的影響規(guī)律，從而指導標定布局，提升標定精度。
　　

4、3.設(shè)計了一套適用于航空現(xiàn)場測量的便攜式空間立體標定裝置，以碳化硅標準陶瓷球作為標定的特征元素，并且根據(jù)標準球的圖像灰度分布結(jié)合等差梯度結(jié)構(gòu)提出了自動快速匹配特征識別方法，便于配合標定方法實現(xiàn)全場的快速標定。
　　4.在上述研究基礎(chǔ)上，結(jié)合標定裝置分別在實驗室和航空構(gòu)件測量現(xiàn)場進行了標定精度驗證實驗。結(jié)果表明：測量視場為2.0m?1.5m，實驗室環(huán)境下標尺重建偏差均值為0.1147mm，現(xiàn)場環(huán)境下單點測量坐標平均偏差為0.13mm