飞机蒙皮铆接孔法向量视觉测量方法研究

发布时间：2020-07-30 04:29

【摘要】：铆接是飞机主要的装配工艺之一。人工铆接效率低、质量一致性差,很难满足飞机气动外形性能的要求。自动铆接能提高铆接质量、增加效率,是目前航空制造业研究的热点。本课题针对自动铆接过程中铆接孔定位问题,使用双目视觉进行铆接孔的法向量测量,并通过实验进行可行性验证。介绍了相机成像过程和张正友标定法。使用混合滤波进行铆接孔预处理。讨论了基于Otsu阈值分割、Canny边缘检测、区域生长法和区域主动轮廓模型的铆接孔特征提取特点,提出一种局部主动轮廓模型完成铆接孔的特征提取。将这几种方法进行定位精度对比,结果表明局部主动轮廓模型精度更高。使用双目视觉进行铆接孔的法向量测量。首先介绍了理想双目视觉模型和三角测量原理,分析了平面到空间的重映射关系,对双目标定和Bouguet双目校正进行了研究;然后求解了图像坐标系下的铆接孔离散点,通过视差法提取了铆接孔的三维点云;最后进行铆接孔平面拟合,完成了法向量的获取。搭建实验平台进行双目视觉铆接孔法向量测量实验。首先用双目视觉得出铆接孔和标定板法向量的实测夹角;然后用三坐标测量仪测量平面点坐标,拟合求取法向量的参考夹角;最后将实测夹角和参考夹角进行对比,得出双目视觉的测量误差。通过对6个铆接孔,且每个铆接孔变换10种姿态进行实验,得出最大误差为2.71°,平均误差为1.69°,小于施铆角度最大误差值5.74°,验证了双目测量方法的可行性。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V262.4;TP391.41
【图文】：

三坐标机,实验平台,铆接

机身智能锤铆关键技术与实验研究》。团队已完成双三坐标机器人实验平台搭建及平面铆接孔的自动铆接工作，实验平台如下图 1.1 所示：图1.1 双三坐标机器人铆接实验平台三坐标机器人铆枪视觉模块

蒙皮壁板,装配单元

空客公司的柔性钻铆系统懫用自动钻铆机与数控柔性托架的组合，用于A340机型尾翼的钻孔与自动铆接。比较先进的是BROTJE-Automation自动铆接系统,它具有蒙皮壁板集成装配单元和C型钻铆机，如图1.2和图1.3所示。该系统具有自动定位、离线编程和软件示教等多种功能，可实现装配件的精确定位、自动制孔以及高效率铆接,极大地提高了飞机装配的自动化水平。图1.2 蒙皮壁板集成装配单元图1.3 C型自动钻铆机

全自动钻铆等阶段，直到现在的面向航空领域的飞机结构件装配自动钻铆技术。世界上第一个发展和使用自动钻铆技术的国家是美国，他们已经在飞机制造需要大量铆接的部位使用了自动钻铆机等设备，而且经过几十年的发展，世界上航空工业比较发达的国家都开始使用这项技术[25]。最早的自动钻铆机生产厂商是美国的通用电气公司，该公司的自动钻铆机根据不同分类有一系列的产品，且根据不同型号配备了各种质量较为可靠的数控托架。其中部分机型还配备有定位系统。在众多型号中，生产较早的有 G200、G400 等，通用性较强的为 G300，功能较为齐全是 G900，包括 G900 在内的部分型号有无头铆钉钻铆的功能，拥有自动定位系统的型号主要有 G63、G79、G86 等[26]。空客公司的柔性钻铆系统懫用自动钻铆机与数控柔性托架的组合，用于A340机型尾翼的钻孔与自动铆接。比较先进的是BROTJE-Automation自动铆接系统,它具有蒙皮壁板集成装配单元和C型钻铆机，如图1.2和图1.3所示。该系统具有自动定位、离线编程和软件示教等多种功能，可实现装配件的精确定位、自动制孔以及高效率铆接,极大地提高了飞机装配的自动化水平。

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