飞机复杂零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测技术

发布时间：2017-08-18 12:06

  本文关键词：飞机复杂零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测技术

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【摘要】：导孔是飞机制造工程中最常见的结构特征之一,大量存在于框、肋、壁板、蒙皮等各类飞机零部件上。导孔的加工质量是影响飞机寿命和飞行安全的重要因素,导孔存在几何偏差等质量缺陷时,强迫装配产生的装配应力会对飞机安全构成极大隐患。在新一代飞机研制中,对导孔的加工质量提出了新的更高要求,而传统的导孔检测方法由于精度和效率的限制,已经不能满足质量检测要求。为此,针对飞机零件大量导孔检测的快速性、现场性、定量性的需求特点,本文设计并实现了一套导孔的快速视觉检测系统MBMS,主要研究内容包括:1.提出视觉检测技术与多轴数控运动机构相结合的导孔检测方式,该方法在克服单纯视觉检测方法检测范围有限的问题的同时,兼具高精度、高效率、非接触等优点,非常适用于飞机复杂零件上大量导孔的快速数字化检测。提出并实现了一种基于特定标定参照物的系统标定方法,该方法在一次标定中求出系统的所有内、外参数,标定过程简单,精度可靠,适合工程应用。2.详细讨论了导孔数控检测程序的生成方法,并设计实现了基于求解旅行商问题的导孔检测顺序规划方法,进一步提高了检测效率。3.深入研究了导孔图像处理方法,针对飞机零件上导孔的成像特征,提出了通过导孔二值化图像中明显的边界信息来筛选合并导孔的Canny边缘,最后由筛选结果迭代拟合得到提取结果的方法,兼具高精度、高稳定性。4.研究了视觉检测中导孔的质量要素分析评价技术。提出了通过对比分析导孔的理论成像与实际成像来得出导孔加工精度的评价方法。在关键技术研究的基础上,构建了基于Mik RON UCP710数控机床系统的检测硬件平台,并基于VS2010开发了系统软件,完成了对实验件的检测实验。
【关键词】：导孔检测 视觉检测 系统标定 图像处理 精度评价
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V262;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 注释表10-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 引言12
• 1.2 导孔的制造与检测技术12-14
• 1.2.1 导孔的传统制造与检测技术12-13
• 1.2.2 导孔的新一代制造与检测技术13-14
• 1.3 视觉检测技术14
• 1.4 本文选题背景与研究内容14-17
• 1.4.1 本文的选题背景14-15
• 1.4.2 研究内容15-16
• 1.4.3 论文组织16-17
• 第二章 导孔视觉检测系统设计17-24
• 2.1 系统结构17-18
• 2.2 视觉成像系统硬件设计18-21
• 2.3 检测原理分析21-22
• 2.4 系统组件间的同步22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章MBMS系统标定24-34
• 3.1 相机成像模型24-27
• 3.1.1 相关坐标系24-25
• 3.1.2 相机针孔模型及非线性模型25-26
• 3.1.3 非线性相机模型下的畸变校正26-27
• 3.2 手眼标定简介27
• 3.3 本文系统标定方法27-33
• 3.3.1 确定标定参照物坐标系与运动末端坐标系的位置关系28-29
• 3.3.2 标定相机内参数及相机坐标系与参照物坐标系的位置关系29-31
• 3.3.3 解算相机与运动末端的位置关系31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 生成数控检测程序34-41
• 4.1 多轴运动解算34-36
• 4.1.1 机床A、C转角的解算34-36
• 4.1.2 X、Y、Z移动量的解算36
• 4.2 检测顺序规划36-40
• 4.2.1 旅行商问题简介36-37
• 4.2.2 导孔检测顺序优化37-40
• 4.3 本章小结40-41
• 第五章 基于图像对比的导孔质量评价41-54
• 5.1 图像处理41-47
• 5.1.1 标定图像处理41-46
• 5.1.2 检测图像处理46-47
• 5.2 OPENGL虚拟成像47-52
• 5.2.1 OpenGL成像过程48-49
• 5.2.2 导孔的OpenGL模拟成像49-52
• 5.3 导孔质量评价52-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 系统组建及实验验证54-61
• 6.1 系统软件设计54-56
• 6.1.1 软件总体框架54-56
• 6.1.2 软件界面56
• 6.2 实验验证56-59
• 6.2.1 基于标定参照物的系统精度验证57-58
• 6.2.2 典型实验件的检测实验58-59
• 6.3 本章小结59-61
• 第七章 总结与展望61-63
• 7.1 研究工作总结61
• 7.2 进一步研究工作61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68

【参考文献】

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1 唐丽玉;王熠中;陈崇成;邹杰;黄洪宇;;视频图像中监控目标的空间定位方法[J];福州大学学报(自然科学版);2014年01期

2 何志勇;孙立宁;芮延年;;一种微小表面缺陷的机器视觉检测方法[J];应用科学学报;2012年05期

3 张连民;郭铱;申s，

本文编号：694467