[發明專利]一種葉片截面特征點云的精確劃分方法

有效

• 申請號: 201410449437.3
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104199742B
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 周軍;梁齊龍;廖華麗;王心堅;邵冰冰;傅昱平
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙) 32302
• 代理人: 路接洲

本發明涉及一種葉片截面特征點云的精確劃分方法，通過提取點云中相鄰兩點的中點來實現初步劃分，然后對前、后緣的參數進行精確提取，最后，從初步劃分的葉盆及葉背點集中分別刪除與前、后緣的交集從而實現特征點云的精確劃分。本發明不僅彌補了凸包算法及其改進算法的不足，且不失一般性，適用于更大范圍內葉片的截面特征點云的劃分，保證了后續葉片型面特征參數的提取的精確性。

技術領域

本發明涉及計算機數據處理領域，尤其是一種適用于更大范圍內葉片的截面特征點云的劃分精確劃分方法。

背景技術

葉片是航空發動機的核心零部件之一，具有強扭曲、薄壁件、易變形、低損傷等技術特點。葉片的檢測精度直接影響到發動機的性能，所以必須采用嚴格的檢測手段。大多數的測量手段都是通過檢測葉片截面的特征參數來判斷葉片是否合格，因此，高精度、高效率地提取葉片截面參數具有很高的使用價值。

葉片截面特征點云的精確劃分是提取葉片截面參數的前提。目前，常用的截面劃分方法大都是基于經典凸包算法，或在其基礎上進行算法的改進，基本上能夠滿足大部分葉片截面的劃分。但對于某些特殊的截面，凸包算法可能將原本屬于葉背上的非凸包點劃分到葉盆上或者直接刪除，導致截面特征參數的提取精度較差甚至失敗，凸包算法結果如圖2所示：

圖2中‘+’標記的點原本屬于葉背，但并非凸包點。在采用凸包算法時，會將這些點略過，直接和前緣上的切點相連，并把標記點當作葉盆上的點。導致葉背上‘+’標記段擬合誤差較大，同時葉盆段曲線擬合錯誤。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提出一種葉片截面特征點云的精確劃分方法，不僅彌補了凸包算法及其改進算法的不足，且不失一般性，適用于更大范圍內葉片的截面特征點云的劃分，保證了后續葉片型面特征參數的提取的精確性。

本發明所采用的技術方案為：一種葉片截面特征點云的精確劃分方法，包括以下步驟：

1)對葉片各截面進行激光測量并進行數據處理得到精簡的點云數據；并建立X、Y坐標值；

2)將點云數據按照X坐標值的升序進行排序；設定相鄰兩點的Y坐標值變化的閾值，依次查找點云中坐標值的變化大于該閾值的相鄰點，得到中點坐標；

3)對步驟2)中得到的中點進行擬合；并對點云上、下兩部分進行初步劃分；

4)選取點云中X坐標值最小的點、Y坐標值最小的點以及X坐標值最大的點；以Y坐標值最小的點為基準點，在初步劃分后點云的下部分查找出斜率最小時的對應點；

5)將步驟4)中X坐標值最小的點、Y坐標值最小的點、X坐標值最大的點以及在初步劃分后點云的下部分查找出斜率最小時的對應點所形成的區間進行擬合得出前、后緣，并在一定區域內查找出所有位于前、后緣上的點集；

6)分別求取初步劃分后得到的上、下兩部分與前、后緣點集的交集；并獲得葉盆以及葉背上的點集；

7)對葉盆、葉背上的點分別進行插值及擬合實現特征點云的精確劃分。

本發明所述的步驟3)中，采用三次多項式對中點進行擬合；擬合的方式是：將點云數據依次帶入三次多項式中，通過比較點云數據和經三次多項式得出的Y坐標值的大小來實現對點云上、下兩部分的初步劃分。

本發明所述的步驟5)中，X坐標值最小的點與Y坐標值最小的點形成第一區間；X坐標值最大的點以及在初步劃分后點云的下部分查找出斜率最小時的對應點形成第二區間；第一區間與第二區間以最小二乘法擬合出出前、后緣。

本發明所述的步驟6)中，從上、下兩部分點集中減去交集便得到葉盆、葉背上的點集。

本發明的有益效果是：對激光測量法測得的葉片截面的點云數據進行精確劃分，從而保證后續不同區域數據點的擬合精度和截面特征參數的提取精度，為葉片的加工—測量一體化打下了基礎。