[發明專利]一種航空發動機葉片機器人自主測量方法及系統

有效

• 申請號: 202011122728.3
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112284290B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 王耀南;唐永鵬;繆志強;毛建旭;朱青;張輝;周顯恩;江一鳴;彭偉星;劉學兵;林杰
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 長沙市護航專利代理事務所(特殊普通合伙) 43220
• 代理人: 莫曉齊

1.一種航空發動機葉片機器人自主測量方法，其特征在于，所述航空發動機葉片機器人自主測量方法，包括以下步驟：

S1：標定伺服旋轉工作臺、結構光三維掃描儀及機器人，具體包含以下步驟：

S11：將三個精密標準球固定在伺服旋轉工作臺上，并保證三個精密標準球在結構光三維掃描儀的工作距離和視野范圍內；

S12：保持機器人靜止，伺服旋轉工作臺以平穩旋轉角度α進行旋轉，結構光三維掃描儀掃描一次，獲取測量數據，計算平均聚類球心P；

S13：繼續保持機器人靜止，伺服旋轉工作臺以平穩旋轉角度α旋轉N次，保證Nα＞360°，記錄平均聚類球心P_i，其中i＝1,...,N，并使用最小二乘法擬合點集{P_i}，獲取平均聚類球心P_i繞伺服旋轉工作臺旋轉軸圓周運動的半徑R₀；

S14：機器人動作，設定機器人末端姿態ξ_j，此時，伺服旋轉工作臺以平穩旋轉角度θ_i旋轉，結構光三維掃描儀掃描一次，計算觀測的平均聚類球心P_ij，其中i＝1,...,N，j＝1,...,M，并保證且當機器人末端姿態為ξ_j時，三個精密標準球在結構光三維掃描儀的工作距離和視野范圍內；

S15：根據步驟S13觀測結果R₀和步驟S14觀測結果{P_ij|i＝1,...N,j＝1,...M}，進行機器人和結構光三維掃描儀的手眼標定^handT_camera，以及確定伺服旋轉工作臺的旋轉軸與機器人基座坐標系之間姿態變換關系^baseT_axis，其中{hand}為機器人末端坐標系、{base}為機器人基座坐標系、{camera}為結構光三維掃描儀坐標系、{axis}為伺服旋轉工作臺旋轉軸的坐標系；

S2：根據航空發動機葉片設計模型布置測量點；

S3：規劃機器人測量的路徑；

S4：測量航空發動機葉片的三維形貌；

S5：處理航空發動機葉片的測量數據。

2.根據權利要求1所述的一種航空發動機葉片機器人自主測量方法，其特征在于，所述根據航空發動機葉片設計模型布置測量點，包括以下步驟：

S21：導入航空發動機葉片設計模型，并進行泊松圓盤采樣生成點云M＝{^bladeP_model,i|i＝1,...,N_m}，其中N_m為點云M中點的數量；

S22：將點云M聚類生成高斯混合模型其中λ_i、K分別為高斯混合模型的權重和混合數量，μ_i、∑_i分別為高斯分布的均值和協方差矩陣；

S23：根據μ_i、∑_i和結構光三維掃描儀的工作距離D生成候選測量點的集合{V_i|i＝1,...,K}，其中V_i包含候選測量點的位置v_i和方向n_i；

S24：從候選測量點的集合{V_i|i＝1,...,K}中選擇最佳的一組候選測量點{D_i|i＝1,...,n}，n≤K，并保證機器人測量獲得模型的完整性，其中n為最終布置測量點的數量；

S25：設定D＝{D_i|i＝1,...,n}，根據選擇的最佳候選測量點的集合D＝{D_i|i＝1,...,n}，確定最佳的測量點順序其中s_i＝1,...,n。