[發明專利]一種航空發動機扇形段葉片缺陷檢測識別方法

在審

• 申請號: 202210983494.4
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115330731A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉璐;段發階;李天宇;劉昌文;張亞隆
• 申請（專利權）人: 天津大學;中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/60;G06T7/62;G06V10/764
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種航空發動機扇形段葉片缺陷檢測識別方法，包括以下步驟：S1.通過激光三維傳感器對被測扇形段葉片的前緣、后緣、根部、葉身分別進行逐列掃描獲得相應的三維點云數據，通過拼接后，獲取所述被測扇形段葉片的三維坐標點云數據；S2.對所得三維坐標點云數據進行點云缺陷分割，直接對三維坐標點云進行操作，基于歐氏距離法對三維坐標點云進行分割得到點云缺陷的幾何特征；S3.對點云缺陷的幾何特征進行擬合，分別計算點云缺陷區域的各個參數，基于DAG SVM缺陷分類決策樹，對點云缺陷進行分類；S4.經過S3分類后，任意選取點云缺陷數據，對選取點云缺陷數據進行幾何基元實現對扇形段葉片的缺陷檢測。

技術領域

本發明涉及航空發動機葉片質檢領域，特別是涉及發動機靜子扇形段葉片的缺陷檢測識別方法。

背景技術

航空發動機是飛機的“心臟”，是決定飛機性能的主要因素。壓氣機作為航空發動機的關鍵部件，其葉片由高精度自由曲面構成，其加工精度、制造水平影響著發動機性能、安全與壽命。葉片作為進氣流道的前端部件，經常受到外來物的沖擊和風沙、潮濕氣流的侵蝕等，產生損傷、裂紋等現象，甚至會導致葉片斷裂，造成發動機損毀。目前最常采用的壓氣機扇形段葉片故檢方法是依賴人工目視檢查、佐以無損檢測，隨著現代航空業的不斷發展，對于航空發動機的要求越加嚴苛，當前航空壓氣機扇形段葉片表面缺陷檢測與表面質量評估存在的不足，主要體現在首先，目前葉片表面缺陷檢測手段落后，扇形段葉片間隙狹小，比普通葉片增加了葉冠結構，許多測量設備無法進行伸入測量，葉片質量評估依賴人工目視檢查，對于葉片表面質量的評估需要項目專家、設計人員、操作人員等進行大量的檢驗和經驗判斷。對于微小缺陷的風險評估完全依靠操作人員主觀判斷，無標準的檢查規范準則，也缺乏對微小缺陷種類判定的檢測手段；其次，目前無法準確定量檢測缺陷尺寸，缺陷的實際狀態得不到準確的檢測，難以評估其缺陷對性能及安全造成的影響，使得航空發動機壓氣機葉片過度報廢，使得一些仍舊符合質量要求的葉片不能有效的循環利用，造成不必要的經濟損失。目前，基于計算機視覺的三維檢測，其輸出結果多為點云數據，因此，采用計算機對測量數據進行處理，從而實現對扇形段葉片表面缺陷的分類與識別，對于解放人工，減小扇形段葉片表面缺陷誤檢率具有重要意義，能有效避免因人員經驗帶來的缺陷檢測差異化問題，能夠加快壓氣機試驗后數據處理效率，為發動機葉片表面缺陷提供通用定性評判標準，實現精準高效的定量檢測，有效評估葉片表面缺陷對其安全及性能的影響。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種航空發動機扇形段葉片表面缺陷的缺陷檢測與識別方法，對于扇形段葉片三維掃描得到的點云缺陷數據，進行點云拼接、點云缺陷分割、幾何特征提取、幾何基元擬合，最后得到扇形段葉片表面的缺陷的參數化定義，從而實現扇形段葉片表面缺陷特征的檢測與提取，并根據缺陷幾何特征實現對缺陷的識別與分類。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種航空發動機扇形段葉片缺陷檢測識別方法，包括以下步驟：

S1.通過激光三維傳感器對被測扇形段葉片的前緣、后緣、根部、葉身分別進行逐列掃描獲得相應的三維點云數據，通過拼接后，獲取所述被測扇形段葉片的三維坐標點云數據；

S2.對所得三維坐標點云數據進行點云缺陷分割，基于歐氏距離法對三維坐標點云進行分割得到點云缺陷的幾何特征；

S3.對點云缺陷的幾何特征進行擬合，分別計算點云缺陷區域的邊界周長P、缺陷面積S、圓形度Rc、矩形度Rt、缺陷緊湊性C、區域占空比Rq、缺陷矩特征和橢圓偏心率Re，依據以上參數，基于DAG SVM缺陷分類決策樹，對點云缺陷進行分類；

S4.經過S3分類后，任意選取點云缺陷數據，對選取點云缺陷數據進行幾何基元實現對扇形段葉片的缺陷檢測。

進一步的，步驟S2具體如下：