基于线结构光的飞机蒙皮对缝阶差与间隙测量技术研究

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1、基于线结构光的飞机蒙皮对缝阶差与间隙测量技术研究术许大帅，杜福洲(北京航空航天大学机械工程与自动化学院，北京100191)[摘要】针对飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测问题，以线结构光视觉测量技术为基础，提出了阶差与间隙测量模型，从阶差与间隙的尺寸和位置两个方面设计测量方法。使用线结构光视觉传感器完成阶差与间隙的尺寸测量，同时利用iGPS测量系统对视觉传感器的位姿进行实时跟踪测量，从而确定阶差与间隙的测量位置。通过试验验证了算法的正确性和稳定性，能够实现非接触、高精度测量：试验结果表明：5mm内阶差的重复测量

2、精度优于0．04mm，间隙的重复测量精度优于0．05mm。关键词：飞机蒙皮；线结构光；数字化检测；阶差；间隙ResearchonMeasurementTechniqueoftheSteppedDifferenceandGapBetweenAircraftSkinsBasedonLinearStructuralLightXUDashuai，DUFuzhou(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeihangUniversity,Beijing100191，Chi

3、na)【ABSTRACT】AimingatDealingwiththesteppeddifferenceandgapofaircraftassembling，thispapercomesupwithanalgorithmofthesteppeddifferenceandgapbasedonthestructurallightmeasuringtheoryfromthesizeandpositionofthem．Thispapercompletesthemeasurementofthesteppeddiffer

4、enceandgapoftheaircraftskinswiththelinearstructurallightvisionsensor,andthepinpointpositionofthemeasurementcanbeconfirmedbyusingtheindoor-GPS．Asiscon—firmedbyexperiments，theresultofthealgorithmisquitestable：therepeatprecisionofthesteppeddifferencewithin5mmi

5、snotmorethan0．04mmandtherepeatprecisionofthegapisnotmorethan0．05mm．Keywords：Aircraftskin；Linearstructurallight；Digitalmeasurement；Steppeddifference；GapDoI：10．16080巧．issnl671．833x．2017．05．077在飞机装配过程中存在诸多阶差和间隙，如蒙皮对缝之间、蒙皮与结构之间、舵面与结构之间、机身部段之间、整流罩壁板之间等。阶差和间隙超过设计

6、容限会对飞机的装配质量、飞行性能、隐身性能等造成严重影响，因此需要对其进行精确检测。传统的测量方法是利用塞尺和人眼观测对阶差和间隙进行检测，效率较低，误差较大，并且测量数据不能进行有效采集和处理。对一些复杂结构处的阶差和间隙，由于无法放人塞尺而难以测量。近年来，数字化测量技术在工业制造领域的应用愈来愈广泛，其中激光测量技术尤为突出11-21，如激光跟踪仪、iGPS等，测量精度高、范围广，但由于只能测量靶球中心的单点坐标，应用范围受到限制。视觉测量技术p1因具有非接触性、测量密度高、系统柔性好等特点，适合于阶差

7、和间隙的测量。目前国外已经有众多数字化测量产品用于工业检}基金项目：国防基础科研项目(A2120132007)。测，在相关领域的技术应用十分成熟。如德国LEICA公司生产的T—Scan扫描测头，具有70000点／s的数据采集能力，在8．5m范围内空间长度测量误差不超过50¨m，应用于汽车车身扫描及孔、槽等几何元素的检测。德国MICRO—EPSLILON公司的scanCONTROL2D／3D激光轮廓扫描仪用于测量和评估表面外轮廓，测量频率达到256000点／s。美国OriginTechnologies公司的La

8、serGauge系列产品也已用于波音飞机表面间隙和阶差的检测。视觉测量技术在国内相关领域的发展相对滞后，研究成果尚未投人实际应用。南京航空航天大学的沈昌力H】、张卡【51等开发线结构光视觉测量系统，对飞机装配阶差和间隙进行检测，但只能进行静态测量，测量倾斜物体时存在尺寸偏差的问题。吴兴江[61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。2017年第5期