基于線結構光的航空發(fā)動機葉片三維形貌測量技術研究.pdf

1、葉片是航空發(fā)動機內部的一種重要組成零件，若要確保航空發(fā)動機在工作期間安全運轉，就必須保證葉片具有高質量、高性能以及高壽命。近年來，因發(fā)動機葉片斷裂導致的航空飛行事故屢有發(fā)生，葉片斷裂又被稱為航空發(fā)動機事故的“第一殺手”。葉片是一類具有典型自由曲面的零件，它自身的質量、性能以及使用壽命完全由其表面形狀決定。因此，針對其表面三維形貌檢測的研究就顯得極其重要。目前在航空發(fā)動機葉片表面三維測量領域，國內外學者做了大量實驗研究，提出了許多的解決措

2、施，并且針對不同類型葉片的測量都具有其獨特的優(yōu)勢，然而就當前航空工業(yè)領域的高精度、高功效、自動化、價格低廉等要求而言，這些措施還難以同時實現(xiàn)。所以，探索一系列能夠實現(xiàn)自動化、低成本、高精度、高效率的航空發(fā)動機葉片三維測量方法是當前的研究熱點。
　　本文針對航空發(fā)動機葉片表面三維形貌測量，提出了一種基于線結構光的三維掃描測量方法，并且進行了深入研究與探討。第一，分析了線結構光三維測量技術的原理，建立了線結構光三維測量系統(tǒng)模型，并在該

3、模型的基礎上設計了一套線結構光三維掃描測量系統(tǒng)。第二，深入研究了系統(tǒng)標定技術，采用張氏二維相機標定法標定相機內外參數(shù)，采用基于自由移動二維標靶的交比不變法標定線結構光視覺傳感器結構參數(shù)。第三，研究了一種降低航空發(fā)動機葉片表面高光反射的多項式擬合法，詳細分析了影響激光條紋圖像質量的各種干擾因素，并提出解決方法。第四，提出了一種基于幾何中心法和高斯分解的改進hessian矩陣激光條紋中心提取方法，利用幾何中心法提取激光條紋圖像每行的左右邊界

4、位置，將原始hessian矩陣中的二維高斯卷積運算分解為兩個相乘的一維高斯卷積運算，并構造新的hessian矩陣準確提取激光條紋中心。第五，利用本文設計的線結構光三維掃描測量系統(tǒng)進行航空發(fā)動機葉片表面三維形貌測量實驗，分析了實驗結果及誤差，并在此基礎上設計了一套航空發(fā)動機葉片三維檢測儀器的機械結構模型。
　　本文以線結構光三維測量技術為原理，提出了測量航空發(fā)動機葉片表面三維形貌的方法，并進行了實驗研究，結果表明該方法能有效測量航空