三维激光扫描技术应用于机翼微变形检测

doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0146

测绘通报 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (5): 115-119.doi: 10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0146

三维激光扫描技术应用于机翼微变形检测

朱赞^1,2, 姚钘^1,2, 王建琦^1,2, 李阳^1,2, 龙诗科^1,2

1. 桂林航天工业学院航空宇航学院, 广西桂林 541004;
2. 广西高校无人机遥测重点实验室, 广西桂林 541004

收稿日期:2022-06-07 修回日期:2023-03-27 发布日期:2023-05-31
作者简介:朱赞(1994-),男,硕士,讲师,主要研究方向为三维激光扫描技术、空间点云处理等。E-mail:zhuzan2012@foxmail.com
基金资助:
国家自然科学基金（61966010）；桂林航天工业学院校级基金（XJ20KT07）

Application of 3D laser scanning technology to wing micro deformation detection

ZHU Zan^1,2, YAO Xing^1,2, WANG Jianqi^1,2, LI Yang^1,2, LONG Shike^1,2

1. School of Aeronautics and Astronautics, Guilin University of Aerospace Technology, Guilin 541004, China;
2. Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing, Guilin University of Aerospace Technology, Guilin 541004, China

Received:2022-06-07 Revised:2023-03-27 Published:2023-05-31

摘要/Abstract

摘要： 飞机飞行过程中，机翼和机身通常会产生人眼无法直接识别的局部和结构性微小变形，进而损害飞机的飞行气动性能。针对这一问题，本文将能达到毫米级逆向建模的三维激光扫描技术应用于飞机机翼的微变形检测中，通过设计的方案对整个过程的点云获取、点云配准、滤波去噪、封装建模和变形指标提取等各个技术环节进行了探索，并验证了整个技术流程的可行性。同时，通过对比分析试验对三维激光扫描技术应用于机翼微变形检测的精度进行了评定，试验结果表明该技术的综合探测精度可达0.12 mm，能够达到试验扫描仪器的标称精度。

关键词: 三维激光扫描, 点云处理, 机翼模型, 变形检测, 可靠性分析

Abstract: During the flight of an aircraft, the wing and fuselage usually produce local and structural small deformation that can not be directly recognized by human eyes, which will damage the flight aerodynamic performance of the aircraft. To solve this problem, in the research, the 3D laser scanning technology which can achieve millimeter reverse modeling is applied to the micro deformation detection of aircraft wing. Through the designed scheme, the technical links of the whole process, such as point cloud acquisition, point cloud registration, filter denoising, packaging modeling and deformation index extraction, are explored, and the feasibility of the whole technical process is verified. At the same time, the accuracy of 3D laser scanning technology applied to wing micro deformation detection is evaluated through comparative analysis experiments. The experimental results show that the comprehensive detection accuracy of this technology can reach 0.12 mm, which can reach the nominal accuracy of the experimental scanning instrument.

Key words: 3D laser scanning, point cloud processing, wing model, deformation detection, reliability analysis

中图分类号:

P237

朱赞, 姚钘, 王建琦, 李阳, 龙诗科. 三维激光扫描技术应用于机翼微变形检测[J]. 测绘通报, 2023, 0(5): 115-119.

ZHU Zan, YAO Xing, WANG Jianqi, LI Yang, LONG Shike. Application of 3D laser scanning technology to wing micro deformation detection[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2023, 0(5): 115-119.

参考文献

[1] 仲照东, 任子炎, 陈刚, 等. 三维激光扫描技术的地形测绘研究[J]. 激光杂志, 2018, 39(7):92-95.
[2] 朱赞, 甘淑, 袁希平, 等. 岩溶区公路边坡监测TLS点云处理与3D场景构建研究[J]. 防灾减灾工程学报, 2019, 39(6):972-979.
[3] 陈雨, 杨波, 卢雪松. 基于BIM及激光扫描技术的装配式建筑构件定位[J]. 激光杂志, 2021, 42(10):192-196.
[4] 陈天珩, 于斌, 马羊, 等. 复杂激光点云数据中路面自动化提取技术[J]. 南京理工大学学报, 2022, 46(1):48-54.
[5] 安炯, 张同刚, 沈迅, 等. 基于LiDAR点云的铁路隧道横断面提取[J]. 测绘与空间地理信息, 2022, 45(1):100-103.
[6] 张豪, 谢明君, 韦征, 等. 基于隧道点云数据的超欠挖检测应用研究[J]. 浙江工业大学学报, 2021, 49(5):539-545.
[7] 王素琴, 陈太钦, 张峰, 等.面向复杂机械零件形貌测量的高精度三维重建方法[J/OL].红外与激光工程:1-9[2022-05-23].http://kns.cnki.net/kcms/detail/12.1261.TN.20211229.2109.020.html.
[8] 刘永治, 张周强, 郭忠超, 等. 基于线激光扫描的零件三维表面检测系统研究[J]. 国外电子测量技术, 2021, 40(2):67-72.
[9] 梁磊, 习晓环, 王成, 等. 基于B/S架构的激光雷达电力巡线可视化管理与分析系统[J]. 中国科学院大学学报, 2022, 39(2):201-207.
[10] 曾旭, 陈伯建, 潘磊, 等.基于机载激光点云的电网绝缘子识别方法[J/OL].激光技术:1-12[2022-05-23]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1125.TN.20220317.1615.002.html.
[11] 王淑睿, 郭宝, 郭锐哲, 等. 基于模糊集的陶质文物碎片点云特征提取算法[J]. 西北大学学报(自然科学版), 2021, 51(5):750-758.
[12] 邢月. 点云数据在文物数字化保护中的应用分析[J]. 东南文化, 2017(S1):117-121.
[13] 任立衡, 金永, 王召巴, 等. 基于激光点云的固体火箭发动机热防护层厚度的测量方法[J]. 固体火箭技术, 2021, 44(1):112-117.
[14] 李红卫, 魏泽勇. 一种鲁棒的飞机零件多尺度特征点检测方法[J]. 南京航空航天大学学报, 2021, 53(5):813-820.
[15] 李红卫, 王岩. 基于层级优化点云配准的飞机整机测量技术研究[J]. 南京航空航天大学学报, 2021, 53(3):338-343.
[16] 姚敏, 赵增浩, 赵敏, 等. 复杂结构件内部缺陷检测[J]. 仪器仪表学报, 2020, 41(10):213-220.
[17] 李丽娟, 李青政, 刘涛. 飞机插配零部件数字化装配碰撞检测研究[J]. 机械设计与制造, 2020(2):145-148.
[18] 胡广露, 崔海华, 翟鹏, 等. 基于特征不变性约束的机翼C型梁变形检测方法[J]. 激光与光电子学进展, 2021, 58(12):444-451.
[19] 张一鸣, 李红卫, 赵安安, 等.基于多描述子投票的飞机蒙皮局部扫描点云定位[J].中国机械工程, 2021, 32(22):2724-2730.
[20] 吴军, 李鑫, 刘少禹, 等. 基于后方定位的飞机蒙皮损伤视觉检测全局三维重建方法[J]. 光学学报, 2021, 41(11):131-139.

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[1]	吕欣阳, 樊冬丽, 张广运, 檀丁. 无人机影像匹配点云的露天矿台阶高度计算方法[J]. 测绘通报, 2023, 0(5): 135-139.
[2]	张庆圆, 邹彦龙, 李金衡. 三维激光扫描技术在自然文物侵蚀剥落监测中的应用研究[J]. 测绘通报, 2023, 0(4): 140-144.
[3]	杨震, 孟祥武, 唐顺均, 王昊, 巩垠熙. 室内移动测量系统在新型基础测绘中的应用[J]. 测绘通报, 2023, 0(1): 149-153.
[4]	卢建军, 李文海, 燕樟林, 鲍艳, 吴旭, 倪树新. 螺栓孔特征点云支持下的地铁盾构隧道环缝识别与环间错台量分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(9): 6-11,22.
[5]	王宁, 任传斌, 姜伟玲. 城市轨道交通盾构隧道病害空间分布特征量化研究[J]. 测绘通报, 2022, 0(9): 12-17.
[6]	马原放, 李海鹏, 贾光军. 三维激光点云自动化建模思路探索[J]. 测绘通报, 2022, 0(9): 119-122.
[7]	孔令惠, 陆德中, 叶飞. 三维激光扫描技术在历史建筑立面测绘中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 165-168,172.
[8]	孙振勇, 樊小涛, 叶飞, 陈绪刚. 天宝SX10影像扫描仪在水文泥沙监测中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(8): 169-172.
[9]	周烨, 刘云波, 郑丽波, 龙泱君. 多平台点云数据的单木参数提取精度分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(7): 168-172.
[10]	经皓然, 徐敬海. 异形建筑的无人机点云与地面三维激光扫描点云配准[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 32-39.
[11]	谢元, 董梦, 马新建. 多源数据在复杂场景建筑物三维重建的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 143-147.
[12]	李旭. 三维激光扫描技术在地铁隧道竣工测量中的应用[J]. 测绘通报, 2022, 0(6): 166-169.
[13]	赵立都, 向中富, 周银, 马下平, 张双成, 司梦元, 陈茂霖, 胡川, 潘建平. 利用地面三维激光扫描进行桥梁挠度变形分析[J]. 测绘通报, 2022, 0(5): 95-100.
[14]	张驰, 白志辉, 李亮, 陈冉丽, 吴侃. 利用三维激光扫描技术监测矿区桥梁结构形变[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 122-129.
[15]	许志华, 逯行政, 彭远航, 杨可明, 王宇敏. 依托航空模拟平台的激光雷达技术课程实践教学装备[J]. 测绘通报, 2022, 0(4): 162-166.