[发明专利]一种基于点云局部特征提取的装配间隙的测量方法

说明书

本发明一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法属于视觉测量领域，涉及一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法。该方法首先采用激光结合双目视觉的方式获取装配零件贴合面的点云数据，将其投影到切平面上，并将三维坐标转化为平面二维坐标。再用包围盒法对装配零件点云数据上装配孔进行粗提取，用最小凸边法完成装配孔的精提取；最后将装配零件的装配孔对齐，进行虚拟装配，实现装配零件贴合面装配间隙的测量。该方法克服了现有大型航空构件装配间隙测量过程中由于缺少零件贴合面的装配基准，无法获取准确的装配位置信息，同时逆向重建和虚拟装配的过程存在累计误差，导致装配间隙的测量误差过大等问题，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于视觉测量领域，涉及一种基于点云局部特征提取的装配间隙的测量方法。

背景技术

航空航天零件进行装配的过程中，在翼身对接处、蒙皮与蒙皮之间等部位难免会出现间隙。传统的装配间隙测量方法主要有塞尺检测和人工观测检测等。但这些方法测量效率低，精度差，人工影响大，当装配间隙较小，内部间隙不可达时，无法利用传统方法进行检测。因此需要一种全新的数字化测量方式精确的测量并分析装配间隙。国内外诸多学者开展了结合数字化测量的零件逆向重建虚拟装配技术的研究，如激光跟踪仪在线测量法、iGPS在线测量法、数字照相仪在线测量法等，但目前这些方法操作复杂，对使用者要求较高，测量时间较长。在应用视觉测量技术对大型航空零件进行虚拟装配并测量装配间隙时，由于缺少零件贴合面的装配基准，无法获取准确的装配位置信息，同时逆向重建和虚拟装配的过程存在累计误差，导致装配间隙的测量误差过大。为避免上述问题，本发明提出了一种基于点云局部特征提取的装配间隙测量方法，以实现这类零部构件配合面装配间隙的快速高精度测量。

针对装配间隙的测量方法，中航工业成都飞机工业集团有限责任公司的吴兴江，在《计测技术》2011年第5期，《基于激光的便携式飞机装配接缝质量检测仪及应用》一文中，介绍了一种基于激光的便携式接缝质量检测仪的工作原理及硬件组成。应用激光检测仪对飞机装配接缝进行检测，但检测仪使用范围较小，并且无法获取接缝的测量位置信息。

大连理工大学的刘学术等人，在专利号：201610599026.1，专利《一种复合材料装配间隙补偿试验装置及方法》中提供了一种能够实现对复合材料构件装配间隙补偿的快速、准确测量方法与装置，通过螺杆的旋转实现滑台的直线位移驱动，通过千分尺表头实现对复合材料构件装配界面区域厚度的测量以及对间隙补偿厚度的预设，通过压力传感器实现对滑台压紧力的检测，实现对复合材料装配间隙补偿厚度的精确控制，提高填隙质量，改善后续力学性能试验的可信度。但该方法为接触式测量，当装配间隙较小，内部间隙不可达时难以实现测量目的。

发明内容

本发明为了解决现有大视场下，大型航空构件装配间隙测量过程中的局限性，发明了一种基于点云局部特征提取的装配间隙的测量方法。其目的是针对在应用视觉测量技术对大型航空零件进行虚拟装配并测量装配间隙时，由于缺少零件贴合面的装配基准，无法获取准确的装配位置信息，同时逆向重建和虚拟装配的过程存在累计误差，导致装配间隙的测量误差过大等问题，通过对获取的三维点云数据进行投影，将三维点转化为投影面上的二维点，用包围盒法分别对装配零件点云数据上装配孔进行粗提取，再用最小凸边法完成装配孔的精提取，最后将装配零件的装配孔对齐，进行虚拟装配，实现装配零件贴合面装配间隙的测量。克服了现有大型航空构件装配间隙测量过程中由于缺少零件贴合面的装配基准，无法获取准确的装配位置信息，同时逆向重建和虚拟装配的过程存在累计误差，导致装配间隙的测量误差过大等问题，具有广泛的应用前景。