[發(fā)明專(zhuān)利]一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑造型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611016718.5
• 申請(qǐng)日: 2016-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106643492B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳軍;王志軍;馬凱;于之靖;王濤;程彬彬;王科平;王嘉偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00;G01N21/88;G06T17/10
• 代理公司: 天津才智專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑造型方法。其包括建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑測(cè)量系統(tǒng)、雙目攝像機(jī)標(biāo)定、散斑制作、測(cè)量分區(qū)、回旋待測(cè)散斑損傷葉片并采集圖像、同名散斑點(diǎn)匹配、各分區(qū)坐標(biāo)系下空間散斑點(diǎn)三維坐標(biāo)求解、全局坐標(biāo)系下空間散斑點(diǎn)三維坐標(biāo)求解、三維空間坐標(biāo)曲面擬合和三維數(shù)字建模等步驟。本發(fā)明方法能夠高精度、高效率、全場(chǎng)非接觸地測(cè)量損傷葉片的三維形貌特征，構(gòu)造三維空間模型。其意義在于造型后的損傷葉片比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)葉片尺寸參數(shù)，利用數(shù)字再制造技術(shù)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，從而可縮短送修周期、減少修復(fù)費(fèi)用，降低發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雙目視覺(jué)三維數(shù)字散斑測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑造型方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)民航運(yùn)輸業(yè)的迅速發(fā)展，飛機(jī)航行安全問(wèn)題受到越來(lái)越多的關(guān)注。統(tǒng)計(jì)資料表明，航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的最核心部件，其葉片在高溫高壓的惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作很容易發(fā)生損傷，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，由此埋下飛行安全隱患。

國(guó)內(nèi)相關(guān)航空機(jī)械制造裝備行業(yè)起步較晚，作為發(fā)動(dòng)機(jī)核心零件的葉片損傷后一般送到國(guó)外進(jìn)行維修，因此費(fèi)用高，耗時(shí)長(zhǎng)，從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片測(cè)量造型新方法，能夠減少?lài)?guó)內(nèi)損傷葉片修復(fù)費(fèi)用，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)成本。

目前對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的測(cè)量技術(shù)通常分為兩類(lèi)。其一，基于單點(diǎn)測(cè)量及逐點(diǎn)測(cè)量的接觸式測(cè)量方法，如標(biāo)準(zhǔn)樣本法、自動(dòng)繪圖法和三坐標(biāo)法等。其中標(biāo)準(zhǔn)樣本法是用于葉片成品檢測(cè)的方法，只能定性地檢測(cè)零件是否合格，并且一個(gè)樣板只對(duì)應(yīng)于某葉片相應(yīng)截面的一條型線，測(cè)量精度低、成本高；自動(dòng)繪圖測(cè)量法的儀器體積龐大且操作不方便，只適合于零件的抽檢；三坐標(biāo)法的測(cè)量精度高，但測(cè)量效率低，成本高，且無(wú)法獲取葉片的整體三維形貌參數(shù)。其二，基于非接觸式測(cè)量的方法，如光學(xué)投影法、光切法和結(jié)構(gòu)光法等。光學(xué)投影測(cè)量法受客觀因素影響較多，測(cè)量精度低，適合葉片半成品型面的檢測(cè)；結(jié)構(gòu)光法所采用的激光易被拋光后的葉片鏡面反射，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)不同部位測(cè)量數(shù)據(jù)的拼接，該方法必須在被測(cè)葉片外部粘貼一定數(shù)量的編碼標(biāo)志點(diǎn)，這些都限制了該方法的實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑造型方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑造型方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

步驟1)建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑測(cè)量系統(tǒng)：所述的系統(tǒng)包括測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)、兩個(gè)攝像機(jī)、同步頻閃控制裝置和計(jì)算機(jī)；其中：測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)為放置待測(cè)散斑損傷葉片的可控旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；攝像機(jī)為包含照明光源和攝像頭的圖像采集裝置，兩個(gè)攝像機(jī)分別置于測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)兩側(cè)；同步頻閃控制裝置為圖像采集同步控制裝置，分別與兩個(gè)攝像機(jī)相連接，用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)攝像機(jī)的圖像同步采集；計(jì)算機(jī)分別與兩個(gè)攝像機(jī)、測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)相連接，通過(guò)兩個(gè)攝像機(jī)采集待測(cè)散斑損傷葉片的圖像信息并進(jìn)行處理；

步驟2)雙目攝像機(jī)標(biāo)定：將上述系統(tǒng)中的左右兩個(gè)攝像機(jī)的主光軸的夾角設(shè)定為60°；根據(jù)雙目立體視覺(jué)原理，對(duì)兩個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定，獲取其內(nèi)外參數(shù)，得到攝像機(jī)投影矩陣；

步驟3)散斑制作：在待測(cè)損傷葉片的表面噴涂黑白啞光漆，形成三維隨機(jī)空間散斑點(diǎn)，由此制成待測(cè)散斑損傷葉片；

步驟4)測(cè)量分區(qū)：由測(cè)試人員將待測(cè)散斑損傷葉片的表面劃分成多個(gè)分區(qū)并排序，并且相鄰分區(qū)間互有重疊；

步驟5)回旋待測(cè)散斑損傷葉片并采集圖像：將待測(cè)散斑損傷葉片放置在航空發(fā)動(dòng)機(jī)損傷葉片三維數(shù)字散斑測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，并隨受計(jì)算機(jī)控制的測(cè)量旋轉(zhuǎn)臺(tái)間歇性旋轉(zhuǎn)；在計(jì)算機(jī)的控制下，利用同步頻閃控制裝置控制兩個(gè)攝像機(jī)依次同步采集待測(cè)散斑損傷葉片上各個(gè)分區(qū)的圖像，并傳送給計(jì)算機(jī)；