[發明專利]一種基于激光掃描的發動機推力線精確測量方法

有效

• 申請號: 202011435910.4
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112904361B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 向海軍;張玉磊;趙紅娟;黃愛武;楊揚;許剛
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/00;G01S7/48
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 尹新路

一種基于激光掃描的發動機推力線精確測量方法，包括以下步驟：在激光掃描得到的待匹配的發動機噴管的兩組點云數據的重疊區域內，分別選取一個點集，其中一個點云數據內的點集為源點集，另一個點云數據內的點集為目標點集；將源點集進行旋轉和/或平移的剛性變換，使得源點集經過剛性變換后的對應點集和目標點集的誤差最小；計算源點集經過旋轉和/或平移的剛性變換后的新的對應點集；計算新的對應點集中的點與目標點集中的對應的點的平均距離，建立目標函數，并設定閾值，循環迭代直至收斂；對發動機噴管型面點云數據中的目標點集和對應點集進行逆向建模，擬合得到發動機推力線。

技術領域

本發明涉及激光掃描領域，特別涉及一種基于激光掃描的發動機推力線精確測量方法。

背景技術

激光掃描作為非接觸式的高精度測量技術，可以快速獲取待測對象的點云數據，得到待測對象詳細的外形特征，通過對點云數據進行相應分析，實現高精度數字化測量與檢測，在工業檢測以及工程測繪領域受到廣泛應用。

將激光掃描技術應用于部分機型的實際檢測工作中，使用激光雷達等設備對某飛機進行掃描測量，成功完成飛機的外形測量任務，積累了豐富的實踐經驗。目前沒有針對發動機推力線的測量進行專門研究，未行成相應的技術方案及技術積累。

發明內容

本發明的目的在于：提供了一種基于激光掃描的發動機推力線精確測量方法，使用激光獲取發動機噴管內型面的高精度點云數據，采用迭代、基準點配準相結合的方法進行點云數據拼接融合，采集發動機噴管外形的多處基準點，通過迭代實現點云數據配準，完成點云數據拼接融合，實現飛行器發動機推力線的高精度測量。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于激光掃描的發動機推力線精確測量方法，包括以下步驟

步驟S1：在激光掃描得到的待匹配的發動機噴管的兩組點云數據的重疊區域內，分別選取一個點集，其中一個點云數據內的點集為源點集，另一個點云數據內的點集為目標點集；

步驟S2：用f(R，t)來表示源點集在變換矩陣(R，t)下與目標點集之間的誤差，滿足min(f(R，t))的最優解的(R，t)就是誤差最小的最優剛性變換矩陣，其中，R為旋轉矩陣，t為平移向量；

將源點集進行旋轉和/或平移的剛性變換，使得源點集經過剛性變換后的對應點集和目標點集的誤差最小；

步驟S3：計算源點集經過旋轉和/或平移的剛性變換后的新的對應點集；

步驟S4：計算新的對應點集中的點與目標點集中的對應的點的平均距離，建立目標函數，并設定閾值，循環迭代直至收斂；

步驟S5：對發動機噴管型面點云數據中的目標點集和對應點集進行逆向建模，擬合得到發動機推力線。

為了更好地實現本方案，進一步地，所述源點集和目標點集中的點至少為3個，且同一點集內的3個點不能共線。

為了更好地實現本方案，進一步地，所述步驟S1具體為：在激光掃描得到的待匹配的發動機噴管的兩組點云數據的重疊區域內，分別選取一個點集作為源點集和目標點集，其中P＝{pi|pi∈R3，i＝1，2，……，n}為目標點集，Q＝{qj|qj∈R3，j＝1，2，……，m}為源點集，m和n分別表示兩個點集的域。

為了更好地實現本方案，進一步地，誤差函數為：n為最鄰近點對的個數，pi為目標點云P中的一點，qi為源點云Q中與pi對應的最近點。