铆接质量三维扫描测量与评定方法的研究

作     者：权荣 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邵伟;崔东森

授予年度：2022年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：铆接质量 三维扫描测量 点云去噪 曲面拟合 误差分析 

摘      要：铆接作为薄板类零件联接的主要形式之一,其质量好坏直接影响产品的使用寿命,例如飞机蒙皮的铆接质量直接影响航行安全,因此,对其进行质量检测至关重要。目前铆接质量检测方法主要存在检测效率低或准确性差的问题。因此本文结合新传感技术、检测技术、数据处理技术和计算机技术,拟采用基于三维动态投影光栅原理的扫描测量技术结合数据处理技术,通过扫描铆接端头的三维形貌数据获得覆盖面积和高度数值,实现对铆接质量的全面分析与评价,提高铆接质量评价的效率和准确性。本文主要从以下几个方面开展相关研究:(1)分析铆接端头的形貌特征,结合质量评价参数需求,合理确定DLP投影光栅模式、CCD相机采样模式、光照强度等参数,建立三维轮廓高速准确采集系统,搭建铆接质量三维扫描测量与评价的实验系统。(2)分析设计的三维扫描测量系统采集到的数据特征,通过仿真分析确定采用基于Kd-tree最近邻搜索的点云综合滤波算法,实现采集数据中噪声的准确去除;结合三维数据形貌特征确定采用基于区域生长算法,对形变端和基准面的点云进行准确分割;并将形变端点云平移旋转到了基准面的主法矢方向,避免测角造成的影响,提高准确性和适用性。(3)分析基准面的特征,通过仿真分析,本文采用随机采样一致性算法和最小二乘法,实现平面和曲面的准确拟合;在曲面拟合基础上,结合铆接质量评价需求,本文提出一种改进的基于几何曲面展开算法,该算法通过将展平时三角片旋转角度划分问题抽象成三分法求解单峰函数最值,使面片的平移旋转更为准确,显著提高曲面展平的精度和准确性。最后利用不同曲率的样件对系统检测和评价方法进行验证,通过与2.5D影像检测仪测量结果比对,表明本文方法相对误差更小,分别为δs:1.2%,δH:0.75%,满足工业现场评价精度需求,提高了铆接质量评价的准确性。