[發(fā)明專利]一種基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011370807.6
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112508895A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張輝;王玉;高兆樓;張震;朱鵬程;朱成順;張春燕;劉贊;趙忠;張勝文
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/33
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王恒靜

1.一種基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)分析螺旋槳當(dāng)前形態(tài)，進(jìn)行曲面參數(shù)化；

(2)根據(jù)所述曲面參數(shù)化進(jìn)行曲面的測點(diǎn)數(shù)目規(guī)劃；

(3)對規(guī)劃的測點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行檢測路徑規(guī)劃，確定檢測點(diǎn)的位置；

(4)對得出的所述測點(diǎn)位置，進(jìn)行目標(biāo)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)曲面粗配準(zhǔn)；

(5)根據(jù)所述粗配準(zhǔn)測點(diǎn)位置通過KDTree結(jié)構(gòu)算法查找點(diǎn)云最近點(diǎn)，采用不同參數(shù)查找螺旋槳不同狀態(tài)的最近點(diǎn)；

(6)對所述最近點(diǎn)進(jìn)行曲面配準(zhǔn)算法迭代，直至收斂；

(7)當(dāng)兩個點(diǎn)云集完成整體的的最近點(diǎn)迭代后，對兩個點(diǎn)云集進(jìn)行曲面擬合，完成螺旋槳曲面葉片的配準(zhǔn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，該方法還包括：

(8)對得到的配準(zhǔn)結(jié)果通過國際螺旋槳精度檢測標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定；

(9)對得到的判定結(jié)果進(jìn)行布爾運(yùn)算，得到需要加工的區(qū)域面積和厚度；

(10)對得到的區(qū)域面積和厚度進(jìn)行可視化顯示，并生成檢測報告。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，除了提出上述評估方法，還能夠根據(jù)螺旋槳生產(chǎn)階段的檢測需求不同，分析各階段的狀態(tài)，設(shè)置合理的配準(zhǔn)工藝參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)，對螺旋槳配準(zhǔn)調(diào)用不同的配準(zhǔn)方法。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，步驟(2)根據(jù)所述曲面參數(shù)化進(jìn)行曲面的測點(diǎn)數(shù)目規(guī)劃，包括：

(21)通過離散型值點(diǎn)表示螺旋槳葉片曲面的形狀，設(shè)定共有L×K的測點(diǎn)，L表示橫向截面曲線，K表示縱向截面曲線，且保證形狀誤差滿足精度要求的情況下，L與K的值可在m₀×n₀～m_i×n_j之間選取，其中，m₀和m_i為橫向截面曲線上的測點(diǎn)數(shù)，且m_i＞m₀，n₀和n_j為縱向截面曲線上的測點(diǎn)數(shù)，且n_j＞n₀；

(22)選取固定半徑的螺旋槳，隨機(jī)取不同的測點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行實(shí)驗，得到不同測點(diǎn)下的誤差精度d，形狀誤差精度d表示為：

其中，l,k分別為u,v方向的測點(diǎn)數(shù)，S_ij為檢測得到的測點(diǎn)的向量，T為坐標(biāo)變換矩陣，O_ij為測點(diǎn)在理論曲面上投影點(diǎn)的向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，步驟(3)對規(guī)劃的測點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行檢測路徑規(guī)劃，包括：

(31)建立空間三維坐標(biāo)系，以工作臺的回轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O,螺旋槳葉片橫向截面通過葉梢的截面曲線為Y軸，螺旋槳的軸線為Z軸，以垂直于Y軸并經(jīng)過原點(diǎn)的線為X軸，并根據(jù)該坐標(biāo)系求出各個測點(diǎn)的空間位置；

(32)對葉片形狀進(jìn)行分析，設(shè)定葉梢部位為零點(diǎn)，按照一定的角度劃分橫向截面曲線，該角度通過不斷檢測得到，原則是能夠遍歷所有的檢測點(diǎn)，其次保證檢測過程所走的路程最短，并且不會發(fā)生碰撞。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的基于曲面配準(zhǔn)的螺旋槳葉片質(zhì)量評估方法，其特征在于，所述步驟(4)包括：

(41)對得到的測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云網(wǎng)格化，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)分配到每個空間大小相等的三維立方體中，使得每個立方體中都包含一定點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

(42)把包含的點(diǎn)云通過高斯分布放置在立方體中，點(diǎn)云的高斯分布參數(shù)為：

式中，μ為對稱值參數(shù)，σ為形狀參數(shù)，n為點(diǎn)云數(shù)目，T為轉(zhuǎn)換矩陣；

(43)當(dāng)點(diǎn)云位于方格內(nèi)部后，根據(jù)內(nèi)部的σ和μ對該點(diǎn)進(jìn)行判定，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)而得到轉(zhuǎn)換矩陣T，目標(biāo)函數(shù)表示為：

(44)通過Hessian矩陣完成點(diǎn)云配準(zhǔn)，得到兩個點(diǎn)云集的大致位置。