一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法.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CN111798570A(43)申请公布日2020.10.20(21)申请号202010686400.8(22)申请日2020.07.16(71)申请人浙江大学地址310000浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人童哲铭刘浩童水光(74)专利代理机构杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙)33283代理人何碧珩(51)Int.Cl.G06T17/20(2006.01)G06T17/30(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图2页(54)发明名称一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法(57)摘要本发明提供了一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法，有效解决点云数据处理中多个坐标系配准难度大费时费力、海量点云数据精简等问题，实现点云数据二维三角网格化。为了实现上述目的，采用以下技术方案：所用硬件包括激光测距传感器、高速摄像机、L型挡板、电控旋转台、电控升降台、计算机，所述激光测距传感器固定于L型挡板的一侧，激光测距传感器的水平轴线与所在地水平线平行，被测叶片正反面均在激光测距传感器的有效测距范围内；被测叶片固定在电控旋转台上，高速摄像机放置于激光测距传感器的位置，并进行操作：激光测距传感器获取被测叶片曲面点云数据；基于相邻三个采样点构成的外切圆半径点云数据精简；点云数据二维网格三角化。CN111798570ACN111798570A权利要求书1/3页1.一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法，其特征是，所用硬件包括激光测距传感器、高速摄像机、L型挡板、电控旋转台、电控升降台、计算机，所述L型挡板包括竖直板和水平板，竖直板固定于水平板的一端，所述激光测距传感器固定于水平板的另一端，激光测距传感器的水平轴线与所在地水平线平行，被测叶片正反面均在激光测距传感器的有效测距范围内；所述激光测距传感器中的全反射镜片用于控制片状激光的发射方向，激光测距传感器固定在电控升降台上，被测叶片固定在电控旋转台上，电控旋转台带动被测叶片旋转，实现被测叶片正反面的采样，高速摄像机放置于激光测距传感器的位置，对被测叶片拍摄后为激光测距传感器提供像素级的采样间隔；被测叶片的曲面按照XY、XZ、YZ三个平面方向投影，选取投影面积最大的一个方向正对激光测距传感器的探头平面，使用上述硬件进行如下操作：S1：激光测距传感器获取被测叶片曲面点云数据；S2：基于相邻三个采样点构成的外切圆半径点云数据精简；S3：点云数据二维网格三角化。2.根据权利要求1所述的一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法，其特征是，所述S1具体步骤为：S11：测量激光测距传感器到L型挡板竖直部分的最小距离，首先将激光测距传感器固定L型挡板左部，水平发射线激光，测量激光测距传感器到L型挡板的最小距离，记为；S12：放置被测叶片，调整被测叶片与激光测距传感器之间的相对距离，将被测叶片同轴固定在电控旋转台上，并整体放置于激光测距传感器有效的测距范围内，测量激光测距传感器到所扫描的被测叶片的截面的最小距离，记为，判断是否大于，若，则固定L型挡板的竖直部分，若，则向右移动L型挡板的竖直部分，直到满足，公式如下：(1)(2)其中，为激光测距传感器到所扫描的被测叶片的截面的最小距离；为激光在空气中的传播速度；为从向被测曲面发射激光脉冲到激光接收器接收到反射激光脉冲的时间；为从向L型挡板竖直部分方向发射激光脉冲到激光接收器接收到反射激光脉冲的时间；S13：设置激光测距传感器初始仰角，若检测到激光测距传感器到所测截面最小距离，说明激光未照射在被测叶片上，下调仰角后再次测量，直至，以首次检测到时的仰角作为该次曲面重构的初始仰角，即为；S14：将高速摄像机放置于激光测距传感器所在的位置，拍摄一张被测叶片的照片，对其进行像素分析，获取单位像素的宽度和高度；S15：带状激光按照逐次递减高度从上到下移动扫描，带状激光的采样点按照间隔进行，从上至下的带状激光扫描依次编号为，两两之间2CN111798570A权利要求书2/3页互相平行，当最后检测到的时停止向下扫描，此时的激光测距传感器仰角作为该次曲面重构的结束仰角，即为；S16：在当对一个面完成扫描后，电控旋转台旋转180°，激光测距传感器仰角在之间变化，重复进行步骤S15，完成对被测叶片全方位的扫描。3.根据权利要求1所述的一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法，其特征是，所述S2具体步骤为：S21：精简原则为大曲率区域保留较多采样点，小曲率区域保留较少采样点，最终的激光采样点分布能够合理表达曲面特征，且占用最少的存储空间；S22：对所有点云数据进行二维投影，对于在同一截面上的采样点，随机选取一点，标记为，按照顺时针方向，点的序列依次增加，分别标记为，相邻的三个点为一组，建立三点之间的外切圆