面向大型航空構(gòu)件測(cè)量的大視場(chǎng)相機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)航空工業(yè)的迅猛發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用日益增加，航空大型復(fù)材構(gòu)件作為大型飛機(jī)的主要承載部件，其生產(chǎn)以及裝配質(zhì)量直接決定飛機(jī)的服役性能。為實(shí)現(xiàn)復(fù)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(duì)大型復(fù)材構(gòu)件的尺寸進(jìn)行高精度測(cè)量，因此研究針對(duì)航空構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的快速高精度測(cè)量方法具有重要意義。雙目立體視覺(jué)是一種非接觸式高精度、高效率、高柔性的便捷測(cè)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(jué)測(cè)量方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)航空大型復(fù)

2、材零部件的參數(shù)測(cè)量。
　　在雙目立體視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)中，相機(jī)標(biāo)定作為首要環(huán)節(jié)，其全局標(biāo)定精度直接影響到最終的測(cè)量精度。本文從大型航空構(gòu)件測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)視場(chǎng)大、畸變嚴(yán)重、環(huán)境復(fù)雜的難點(diǎn)入手，對(duì)大視場(chǎng)相機(jī)標(biāo)定技術(shù)開(kāi)展了研究工作，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　1.對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相機(jī)標(biāo)定方法進(jìn)行整理分析，針對(duì)相機(jī)大視場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定問(wèn)題，提出了基于分區(qū)域參數(shù)分離求解的大視場(chǎng)雙目相機(jī)標(biāo)定方法，該方法利用參數(shù)分離標(biāo)定的思想，對(duì)測(cè)量空間進(jìn)行分區(qū)：在靠近主點(diǎn)畸變較

3、小的區(qū)域通過(guò)空間布點(diǎn)求解相機(jī)參數(shù)初值，在視場(chǎng)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(biāo)進(jìn)行參數(shù)整體優(yōu)化，通過(guò)單張照片快速實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)相機(jī)的全場(chǎng)標(biāo)定。
　　2.在標(biāo)定方法的基礎(chǔ)上，分析了標(biāo)定控制點(diǎn)結(jié)構(gòu)分布對(duì)標(biāo)定測(cè)量精度的影響因素，利用激光跟蹤儀以及視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)搭建了標(biāo)定控制場(chǎng)，采用實(shí)驗(yàn)歸納的方式定性分析了標(biāo)定控制點(diǎn)景深分布、數(shù)量以及像面分布對(duì)標(biāo)定測(cè)量精度的影響規(guī)律，從而指導(dǎo)標(biāo)定布局，提升標(biāo)定精度。
　　

4、3.設(shè)計(jì)了一套適用于航空現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的便攜式空間立體標(biāo)定裝置，以碳化硅標(biāo)準(zhǔn)陶瓷球作為標(biāo)定的特征元素，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)球的圖像灰度分布結(jié)合等差梯度結(jié)構(gòu)提出了自動(dòng)快速匹配特征識(shí)別方法，便于配合標(biāo)定方法實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)的快速標(biāo)定。
　　4.在上述研究基礎(chǔ)上，結(jié)合標(biāo)定裝置分別在實(shí)驗(yàn)室和航空構(gòu)件測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了標(biāo)定精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明：測(cè)量視場(chǎng)為2.0m?1.5m，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下標(biāo)尺重建偏差均值為0.1147mm，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下單點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)平均偏差為0.13mm