[發明專利]一種航空發動機葉片修復的自適應定位方法

有效

• 申請號: 201811561325.1
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109684709B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 王濤;李戰;吳軍;王盛;喬偉林;張立峰
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

1.一種航空發動機葉片修復的自適應定位方法，其特征在于：所述的自適應定位方法包括按順序進行的下列步驟：

1)建立航空發動機葉片散斑視覺測量系統；所述的航空發動機葉片散斑視覺測量系統包括：兩臺工業相機(1)、計算機系統(2)、機床夾具平臺(3)、待測葉片(4)、相機支架裝置(5)和同步頻閃控制裝置(6)；其中：工業相機(1)為圖像采集裝置，并且兩臺工業相機(1)以呈夾角設置的方式固定在相機支架裝置(5)上，用于采集待測葉片(4)的圖像信息，并傳送給計算機系統(2)；計算機系統(2)與兩臺工業相機(1)相連接，用于對工業相機(1)傳送的圖像信息進行處理；機床夾具平臺(3)設置在工業相機(1)的下方，用于欠定位裝夾待測葉片(4)，并且固定裝夾在五軸機床的加工平臺上；同步頻閃控制裝置(6)為圖像采集同步控制裝置，與工業相機(1)相連接，用于實現兩臺工業相機(1)的圖像同步采集；

2)在機床夾具平臺(3)的表面按照設定的距離和位置粘貼三個標志點，制作表面帶有黑白相間的空間散斑點的航空發動機葉片作為待測葉片(4)并欠定位裝夾在機床夾具平臺(3)，利用上述散斑視覺測量系統非接觸式在機測量得到初始標志點坐標系下各部位點云的空間坐標值；

3)利用散斑視覺測量系統得到上述標志點和五軸機床測頭三個位置時的中心點空間坐標值；

4)利用機床夾具平臺(3)上粘貼的三個標志點進行基于標志點的點云數據拼接；

5)分別建立機床測頭坐標系以及機床坐標系，并得到初始標志點坐標系、機床測頭坐標系以及機床坐標系三者之間的位姿解算關系，進而得到待測葉片 (4)整體點云數據在機床坐標系下的位置信息；

6)依據上述位姿解算關系，在CAM系統中構建模型，進而生成待測葉片(4)的修復路徑，并且生成加工程序而進行待測葉片(4)加工修復的自適應定位。

2.根據權利要求1所述的航空發動機葉片修復的自適應定位方法，其特征在于：在步驟1)中，所述的待測葉片(4)是在航空發動機葉片表面噴制黑白啞光漆，由此在表面形成黑白相間的空間散斑點而制成。

3.根據權利要求1所述的航空發動機葉片修復的自適應定位方法，其特征在于：在步驟2)中，所述的利用散斑視覺測量系統非接觸式在機測量得到初始標志點坐標系下各部位點云的空間坐標值的具體方法如下：首先利用雙目視覺測量系統的張正友棋盤格標定方法對上述散斑視覺測量系統中的工業相機(1)進行標定，得到其內外參數；然后利用五軸機床的加工平臺旋轉的方式通過機床夾具平臺(3)帶動待測葉片(4)進行旋轉；之后通過散斑視覺測量系統中的兩個工業相機(1)多角度采集待測葉片(4)各部位的圖像，分別稱為左圖像和右圖像，進而通過外極線約束條件匹配每部位左圖像中散斑點在右圖像中的同名散斑點，最后通過上述工業相機(1)的內外參數解算出待測葉片(4)上散斑點的空間坐標，采用點到投影線距離平方和最小作為優化目標L，并用非線性優化的方法對優化目標L求導，即可解算出待測葉片(4)的各部位點云的空間坐標值。

4.根據權利要求1所述的航空發動機葉片修復的自適應定位方法，其特征在于：在步驟3)中，所述的利用散斑視覺測量系統得到上述標志點和五軸機床測頭三個位置時的中心點空間坐標值的具體方法如下：

通過散斑視覺測量系統對上述采集的待測葉片(4)不同部位圖像中的標志點圖像進行包括灰度化、高斯平滑、閾值化處理、Canny邊緣提取和橢圓質心提取在內的處理，得到標志點中心的坐標值；同時對標志點進行編號，依據編號對左右圖像中的標志點分別進行匹配而得到同名標志點；通過工業相機(1)的內外參數即可解算出機床夾具平臺(3)上三個標志點的空間坐標值；通過五軸機床控制測頭移動，得到五軸機床測頭環繞待測葉片(4)的三個特定位置，保證這三個位置構成直角三角形；利用上述得到機床夾具平臺(3上標志點的方法得到這三個特定位置下五軸機床測頭的中心點空間坐標值，同時記錄下五軸機床測頭的中心點空間坐標在機床坐標系下的坐標值。