飞机复杂零件上大量小尺寸导孔的快速视觉检测技术

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MikRON 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。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1引言

1.2导孔的制造与检测技术

1.3视觉检测技术

1.4本文选题背景与研究内容

第二章 导孔视觉检测系统设计

2.1系统结构

2.2视觉成像系统硬件设计

2.3检测原理分析

2.4系统组件间的同步

2.5本章小结

第三章 MBMS系统标定

3.1相机成像模型

3.2手眼标定简介

3.3本文系统标定方法

3.4 本章小结

第四章 生成数控检测程序

4.1多轴运动解算

4.2 检测顺序规划

4.3 本章小结

第五章 基于图像对比的导孔质量评价

5.1图像处理

5.2 OpenGL虚拟成像

5.3导孔质量评价

5.4 本章小结

第六章 系统组建及实验验证

6.1 系统软件设计

6.2 实验验证

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 研究工作总结

7.2 进一步研究工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文