题目：光学三维非接触检测及在蒙皮拉形中的应用研究

蒙皮是飞机外表面的主要大型薄壁零件，多采用拉伸成形方法制造。飞机蒙皮及其模具制造是飞机制造业中的关键技术。在飞机制造中，蒙皮由于面积大、刚性差等特点，其拉伸成形后的型面测量、模具磨损或修模后的型面测量、贴模度测量以及拉形过程中变形程度的在线检测一直是生产中难于解决的关键问题。因此，在蒙皮拉形中应用光学三维型面非接触检测系统对于发展蒙皮拉形技术，提高我国航空工业制造业水平具有十分重要的意义。 本文从三个方面对光学三维型面非接触测量技术在蒙皮拉形中的应用进行研究： 1.对目前测量系统中的相关模块技术加以改进以改善系统的测量性能、提高系统测量精度以及增强系统的实用化程度。包括对标定板图像预处理方法加以改进，并结合亚像素方法对标定中心进行高精度定位；在考虑CCD镜头畸变的情况下对测量系统进行标定，实验结果表明该方法更为有效；采用分区域自适应阈值分割等一系列图像处理方法使光栅边缘提取更为精确；针对蒙皮拉形现场测量，设计了测量系统装置结构以方便在线测量时能将CCD调整到更为合适的方位。 2.点云预处理与曲面重构方法探讨，包括分块点云的拼接、点云的去噪、平滑、精简；提出了两种针对蒙皮曲面的重建方法，即基于曲线拟合与基于曲面片直接拟合的曲面重建方法；结合软件imageware与 geomagic给出了两套由测量点云重构出曲面的方法，并通过实例证明了该方法能取得较好效果；提出了一种曲面重建的误差模型，并探讨了曲面重建误差评价、曲面光顺处理及评价的相关方法。 3.通过将测量系统应用到现场检测，针对实际应用中出现的问题提出了相应的解决办法。包括对大型工件的分块规则，针对曲面比较提出的二步定位法。实验结果表明，本文提出的各种算法和方案可以提高系统测量精度和曲面重构质量，并能有效解决蒙皮拉形中遇到的相关问题。