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碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因具有比强度高、重量轻、比刚度大等一系列优点,其应用的领域遍布于火箭、宇航及航空等尖端科学技术领域。作为汽车轻量化材料之一,碳纤维复合材料在实现车身轻量化,提高整车强度等方面有着巨大的优势,其应用也主要在汽车的承力构件当中。由于CFRP从制造到装配的过程中容易出现固化变形、加工变形以及装配变形等问题,会在汽车零部件的连接界面处产生不相贴合区域,出现装配间隙,从而导致构件承载能力下降,连接质量难以保证。采用垫片补偿方法是消除装配间隙、提高构件连接强度和刚度的有效连接装配技术之一,但是如何精准快速测量装配间隙并获取补偿垫片完成间隙填补工作还存在一定的难度和挑战。针对上述问题,本文以数字化测量技术为支撑,系统地研究了装配间隙精准快速测量技术,并快速地获取了实际间隙补偿垫片,为复合材料构件高效率、高质量的连接装配提供技术基础。主要研究内容如下: 首先,介绍了常用的点云数据格式,并综合其优缺点,确定了软件系统的点云数据输入格式,重点研究了点云数据滤波、点云法向量估算、点云坐标三维变换以及点云配准等算法基本原理,并将以上算法在所开发的软件系统中实现,用于完成点云预处理工作。 介绍了本文所使用的点云数据模型的采集方法。由于传统方法测量复合材料构件装配产生的不相贴合区域形状时存在精度低、耗时长且内部区域难以测量等问题,提出了一种基于点云数据的复合材料构件装配间隙评估方法。分析了复合材料刚性构件和柔性构件在实际装配过程中间隙三维形状的差异性,提出了采取有限元仿真与数字化测量技术相结合的方法来对复合材料柔性构件装配间隙完成评估,并开展了复合材料加载变形实验,通过实验结果与仿真结果对比,验证了有限元仿真模型的有效性,得到了柔性构件装配状态下的表面形状。 基于所提出的间隙评估方法,开发并实现了一个全新的复合材料构件装配间隙评估软件系统,该软件主要是对通过设备采集而获取的点云数据进行计算处理,最后输出两种模型文件:单元网格模型(INP文件)和三维间隙模型(STL文件)。 最后,通过制造封闭复杂的装配间隙来检验所开发软件系统的测量正确性,并验证了本文所提出的间隙评估方法是有效合理的。