基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112013787A(43)申请公布日2020.12.01(21)申请号202011130984.7(22)申请日2020.10.21(71)申请人四川大学地址610000四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人董洁王宗平欧登荧刘浩浩谢罗峰殷国富(74)专利代理机构成都乐易联创专利代理有限公司51269代理人赵何婷(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G01B11/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法(57)摘要本发明公开了一种基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法，包括（1）叶片安装前的检测装置标定，所述检测装置标定包括线结构光传感器位姿标定和转台面标定；（2）转动中心的标定，采用叶片的相交的侧基准面A和基准面B的特征对转动中心标定；（3）叶片三维轮廓重建，根据转动中心建立叶片数据坐标系，并将采集到的多视场叶片轮廓数据整合到叶片数据坐标系下，进一步通过曲线、曲面拟合并完成叶片三维轮廓的重构与检测。本发明利用叶片具有两个相交的侧基准面对转动中心坐标标定，不仅适用于所有叶片，提高检测方法的通用性和效率，而且较于传统方法减少了误差传递链长度，增加了轮廓重建精度。CN112013787ACN112013787A权利要求书1/2页1.基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法，所述叶片自特征是指两个相交的侧面基准面A和基准面B，其特征在于包括如下步骤：（1）对转台转动中心标定a．将叶片放置于转台面上，并调整线结构光传感器的位姿，使线结构光传感器的激光面与基准面A和基准面B同时相交；线结构光传感器采集轮廓数据，并对轮廓数据进行直线拟合获得两条直线，并求解两条直线的交点A（1xA1,yA1）；b．保持线结构光传感器位姿不变，转动转台后线结构光传感器的激光面依然同时与基准面A和基准面B相交，且转动角度为θ，线结构光传感器采集轮廓数据，并对轮廓数据进行直线拟合获得两条直线，并求解两条直线的交点A（2xA2,yA2）；c．在数据坐标系下根据交点A1和A2求解转动中心坐标O（xo1,yo1）；其中，xo1,yo1转动中心坐标；为旋转矩阵；为单位矩阵；（2）对叶片进行全局扫描获取叶片的三维轮廓调整线结构光传感器的位姿，使线结构光传感器的激光面与叶片的初始位置相交，线结构光传感器以Z轴为扫描方向前进对叶片轮廓进行扫描，然后调整线结构光传感器回到初始位置并转动转台再以Z轴为扫描方向前进对叶片轮廓进行扫描，叶片全部扫描后将线结构光传感器采集的轮廓数据转换至数据坐标系中进行曲面拟合获得叶片的三维轮廓；其中，移动坐标轴Z轴驱动连接有直线编码器，直线编码器与线结构光传感器连接，通过设置触发距离dz控制线结构光传感器采集叶片轮廓数据。2.根据权利要求1所述的基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法，其特征在于：步骤（2）对叶片进行全局扫描获取叶片的三维轮廓具体操作步骤如下：（21）调整线结构光传感器的位姿，使线结构光传感器的激光面与叶片的初始位置相交，然后将线结构光传感器改为编码器触发模式，设置触发距离dz和Z轴运动范围；（22）线结构光传感器开始扫描，当线结构光传感器在Z轴的运动超过设置的Z轴运动范围则使线结构光传感器回到初始位置；（23）转动转台，调整线结构光传感器在X轴和Y轴的位置，使线结构光传感器的激光面与未扫描的叶片侧相交；（24）重复步骤（22）和（23）直到叶片所有轮廓均被扫描；（25）设第i次扫描的轮廓数据为，第i次扫描的运动参数为，mx为X轴移动距离，my为Y轴移动距离，θi为转台转动角度；结合步骤（1）所确定的转动中心坐标O1，将所有轮廓数据放置在叶片数据坐标系o-xyz中后进行曲面拟合获取叶片的三维轮廓。3.根据权利要求2所述的基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法，其特征在于：所述触发距离dz=0.1mm。4.根据权利要求2所述的基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法，其特征在于：所述2CN112013787A权利要求书2/2页Z轴运动范围大于叶片高度。3CN112013787A说明书1/4页基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法技术领域[0001]本发明属于叶片检测领域，具体涉及一种基于叶片自特征的叶片三维轮廓重建方法。背景技术[0002]叶片作为航空发动机、燃机、汽轮机等设备中的关键零部件，承担着将热能转化为机械能的重要任务，叶片的形状及质量直接影响整机的能量转换效率和使用寿命。叶片因其截面为不规则曲面且每个截面高度的型线轮廓不相同给叶片检测工作增加了难度。[0003]中国发明专利201911267259.1公开了一种基于线结构光叶片检测方法，该方法公开了利用叶片前缘轮廓在截面上存在