[發(fā)明專利]一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010375968.8
• 申請(qǐng)日: 2020-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN111504191A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪俊;張煜奇;張沅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/24;G01C21/20
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉林峰

本發(fā)明公開了一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法，具體包括以下步驟：S1.掃描路徑規(guī)劃：針對(duì)單個(gè)待測(cè)零件，進(jìn)行掃描路徑規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)零件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取；S2.模型轉(zhuǎn)換：將步驟S1得到的單個(gè)零件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換，對(duì)齊實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論數(shù)模；S3.零件特征提取及特征處理：進(jìn)行零件特征提取，計(jì)算零件相應(yīng)指標(biāo)，對(duì)比數(shù)模實(shí)現(xiàn)零件質(zhì)量分析以及關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)精確快速分析的問題，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化指標(biāo)評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及飛機(jī)航空零件測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法。

背景技術(shù)

隨著航空工業(yè)的發(fā)展，飛機(jī)產(chǎn)品的精度要求越來越高。基于三維激光掃描的測(cè)量技術(shù)已經(jīng)在航空工業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，占有及其重要的地位。現(xiàn)有的基于三維激光掃描的測(cè)量方法大都由人工完成，人工掃描速度不一致，耗時(shí)大，無法實(shí)時(shí)查找出掃描的缺陷，導(dǎo)致測(cè)量效率低、掃描的零件點(diǎn)云精度低，進(jìn)而影響測(cè)量結(jié)果。研究基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法，對(duì)縮短產(chǎn)品生命周期、提高制造精度、降低制造成本有著極為重要的意義。

三維激光掃描技術(shù)已經(jīng)在航空工業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用：利用激光技術(shù)和逆向工程修復(fù)葉輪；基于三維激光掃描檢測(cè)零件的典型特征等。同時(shí)，掃描路徑規(guī)劃也被國內(nèi)外研究人員大量研究。本發(fā)明基于三維激光掃描技術(shù)，結(jié)合掃描路徑規(guī)劃方法，提出了一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)精確快速分析的問題，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化指標(biāo)評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法來解決現(xiàn)有技術(shù)中無法對(duì)零件質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)精確快速分析的問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：提供一種基于三維激光掃描的航空零件自動(dòng)快速測(cè)量方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于，具體包括以下步驟：

S1.掃描路徑規(guī)劃：針對(duì)單個(gè)待測(cè)零件，進(jìn)行掃描路徑規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)零件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取；

S2.模型轉(zhuǎn)換：將步驟S1得到的單個(gè)零件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換，對(duì)齊實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和理論數(shù)模；

S3.零件特征提取及特征處理：進(jìn)行零件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)特征提取，計(jì)算零件相應(yīng)指標(biāo)，對(duì)比數(shù)模特征指標(biāo)實(shí)現(xiàn)零件質(zhì)量分析以及關(guān)鍵指標(biāo)評(píng)價(jià)。

進(jìn)一步的，所述步驟S1中，針對(duì)單個(gè)待測(cè)零件，進(jìn)行掃描路徑規(guī)劃具體包括以下步驟：

(1)對(duì)于單個(gè)零件，獲取零件點(diǎn)云數(shù)模；

(2)基于零件數(shù)模，擬合零件各項(xiàng)特征；

(3)設(shè)計(jì)掃描路徑優(yōu)化方程，實(shí)現(xiàn)掃描路徑規(guī)劃。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中的擬合零件各項(xiàng)特征步驟具體包括：

A.針對(duì)數(shù)模點(diǎn)云上的每一點(diǎn)，構(gòu)建其鄰域點(diǎn)集的協(xié)方差矩陣，進(jìn)行SVD分解，從而求解出該點(diǎn)的法矢；

B.基于霍夫檢測(cè)方法，對(duì)數(shù)模進(jìn)行各項(xiàng)特征擬合，包括主法矢和主軸。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中規(guī)劃掃描路徑的過程包括以下步驟：

A.選取零件表面尺度最大的特征作為初始位置；

B.基于特征對(duì)零件進(jìn)行分區(qū)，每個(gè)分區(qū)內(nèi)使用行切法，根據(jù)不同零件分區(qū)設(shè)置不同的掃描參數(shù)，生成連續(xù)的掃描路徑；

C.對(duì)連續(xù)的掃描路徑進(jìn)行離散化處理，獲得若干離散的點(diǎn)坐標(biāo)；

D.結(jié)合點(diǎn)云法矢信息，利用離散的3D點(diǎn)生成6D的路徑點(diǎn)；

E.確定6D路徑點(diǎn)的連接順序，規(guī)劃路徑，進(jìn)行碰撞檢測(cè)，完成掃描路徑規(guī)劃；