答辩博士：谢乾
指导老师：汪俊 教授/博导
论文题目：基于点云的飞机装配外形表面质量检测关键技术研究
答辩委员会：
主席：周来水 教授/博导 南京航空航天大学
委员：郭延文 教授/博导 南京大学
王禹林 教授/博导 南京理工大学
张丽艳 教授/博导 南京航空航天大学
安鲁陵 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：魏明强 副教授/硕导 南京航空航天大学
答辩时间：2021年6月6日下午03:00
地点：南航明故宫校区15#341
学位论文简介：
本文针对现有检测方法中手动操控扫描仪过程繁琐，测量质量与效率没法保证，测量数据缺乏有针对性的自动化分析手段等问题，论文围绕飞机蒙皮外形的柔性化测量与数据分析需求，对自动扫描路径规划、蒙皮铆钉提取与检测、蒙皮对缝阶差分析与蒙皮表面局部形变检测展开研究。本文的主要贡献包括以下几个方面：
（1）提出了基于机械臂的蒙皮外形自动化测量系统以及针对飞机蒙皮表面的柔性化测量路径规划方法。针对自动化扫描测量中的柔性机械臂路径规划问题，以扫描效率与扫描质量作为优化目标，通过特征自适应的扫描路径点生成、扫描站位规划及启发式局部扫描轨迹规划三个步骤，提出了基于待测量对象数模的自动化扫描规划。
（2）提出了一种飞机蒙皮铆钉点云提取与铆钉齐平度检测方法。针对铆钉结构在三维测量点云中无法有效提取的问题，提出了采用二维投影方法将局部三维点云投影至二维平面进行表示的方法，设计了一种基于通道注意力机制的多投影平面信息自适应融合方法，实现了铆钉区域点云的自动化提取。
（3）提出了一种飞机蒙皮对缝阶差间隙检测方法，研究了基于散乱点云的对缝特征检测方法，实现了对缝点的快速定位和空间特征提取。结合多尺寸局部点云面片的自适应信息融合，建立了基于三维点云深度学习的点云特征提取模型；实现了蒙皮对缝阶差间隙的计算与分析，解决了飞机蒙皮对缝的阶差间隙检测问题。
（4）提出了一种基于飞机局部测量点云配准的三维形变检测方法。采用多种三维描述算子对局部扫描点云进行描述，并设计了投票框架，实现了局部测量点云的初步定位。以蒙皮对缝间隙处的点云为约束，提出了一种蒙皮缝隙结构感知的最近邻点迭代配准算法，基于配准结果，实现了蒙皮外形三维形变的检测与分析。
主要创新点如下：
（1）设计了基于移动小车和机械臂的蒙皮外形自动化测量系统。设计了一种针对飞机蒙皮表面的柔性化测量路径规划方法。现场实验验证了方法的检测质量、效率与稳定性。
（2）提出了一种飞机蒙皮铆钉点云提取与铆钉齐平度检测方法。基于点云的局部二维投影，提出一种基于通道注意力机制的多投影平面信息自适应融合方法，并结合卷积神经网络分类算法，实现了铆钉区域点云的自动化提取。提出了基于多层次拟合的铆钉钉头点云精确提取方法，实现了铆钉齐平度的自动检测。
（3）针对飞机蒙皮对缝阶差间隙检测，提出了一种基于散乱点云的对缝特征分析检测方法，实现了对缝点的快速定位和空间特征提取。
（4）针对蒙皮三维形变检测，提出一种基于飞机局部测量点云配准的检测方法，该方法基于投票框架，融合了多种三维描述算子，实现局部测量点云的初步定位。在此基础上，提出了一种蒙皮缝隙结构感知的最近邻点迭代配准算法，实现了局部测量点云的精确配准。
