基于多项式拟合法的航空压气机叶片三维测量系统标定研究

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1、分类号：TP24密级：UDC：编号：201421202050河北工业大学硕士学位论文基于多项式拟合法的航空压气机叶片三维测量系统标定研究论文作者：冀红彬学生类别：全日制学科门类：工科学科专业：机械工程指导教师：戴士杰职称：教授资助基金项目：国家自然基金委员会与中国民用航空局联合基金项目(编号：U1433117)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringCALIBRATIONOF3D

2、MEASUREMENTSYSTEMFORAEROCOMPRESSORBLADEBASEDONPOLUNOMIALFITTINGMETHODbyJiHongbinSupervisor:Prof.DaiShijieMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.U1433117)原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发

3、表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密

4、的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着我国经济的快速发展，航空飞行器数量在逐年增加，同时待维修航空飞行器的数量也在逐年递增，所以航空飞行器维修产业的前景将非常巨大。而航空飞行器发动机叶片是飞行器中的关键部件，由于其复杂的外形、特殊的工作环境、高昂的制造成本等特点，已经在航空发动机维修产值中占了很大的比重，而未来也将会越来越被重视。研究具有我国自主知识产权的高精度、快速、自动化航空发动机叶片焊接修复设备迫在眉睫，而在叶片维修过程中需要利用叶片的三维点云数数据规划叶片的焊接轨迹，

5、以及对叶片进行必要的检测，所以叶片三维点云数据获取技术具有巨大的研究价值。为避免三维测量系统硬件安装误差的扩散，建立解除平行性约束的测量系统模型，分析相机镜头畸变对系统测量精度的影响，选用多项式拟合系统标定方法来拟合连续绝对相位与待测物高度的关系表达式。为减小倾斜投影均匀条纹引入的非线性误差，提出一种适用于非完全约束模型的非均匀条纹生成方法。针对双频外差相位展开方法对投影条纹频率有限制，使测量系统对被测物细节的测量能力降低这一问题，提出一种利用截断相位分界线二值时空编码的非均匀条纹解相位方法，解除了双频外差非均匀条纹相

6、位展开算法对投影条纹频率的限制，提高了测量系统对被测物细节的测量能力。在投影非均匀条纹的前提下，分别对正方体与拱桥形物体进行仿真测试实验，二值时空编码相位展开方法结合解除平行性约束系统测量结果与双频外差相位展开结合完全约束系统的测量结果相比，正方体测量结果误差的均值与均方差分别降低了95%和90%；拱桥形物体测量结果误差的均值与均方差分别降低了65%和51%，因此，二值时空编码相位展开方法结合解除平行性约束系统能够明显提高测量精度。利用建立的解除平行性约束的测量系统对某型航空发动机第六级叶片进行测量，得到了较精确的完整

7、叶片三维点云数据，比较叶片最宽距离、最高距离、顶部视图最厚距离三个关键数据的实际值与测量值，测量值最宽距离的相对偏差为0.075%、最高距离相对偏差为0.050%、叶片顶部视图最厚距离相对偏差为2.4%。关键词：三维测量，系统标定，非均匀条纹生成方法，二值时空编码相位展开，多项式拟合法IABSTRACTWiththedevelopmentofourcountry’seconomy,thenumberofaviationaircraftisincreasinggraduallybyyears.Atthesametimet

8、henumberofairvehicleformaintenanceisincreasing.Sotheaircraftmaintenanceindustrywillbeverypromising.Aviationaircraftenginebladeisthekeycomponentsoftheaircraft.Howeverd