叶片轮廓快速扫描系统开发与研究

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1、叶片轮廓快速扫描系统开发与研究DevelopmentandResearchofaFastScanningSystemforBladeProfile学科专业：仪器仪表工程研究生：刘博文指导教师：陈世利副教授企业导师：李庆丰天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确

2、的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要目前航空发动机叶片轮廓检测应用最多的是采用三坐标测量机检测，随着计算机技术的发展，三坐标测量机在叶片上采集特定基准点，通过上位机软件即可获

3、得叶片轮廓的点云，且具有较高的精度。但由于叶片的数量大，单个叶片完成检测需要5~10分钟，使得完成检测的周期过长，加大了叶片生产制造成本。针对以上缺点，有人提出可用三坐标测量机先对标准叶片进行检测，使用非接触的三维视觉测量方法对其余叶片进行检测，将两种方法获取的点云进行比较，比较后的误差小于一定阈值即可满足要求，由于线激光结构光测量系统能进行扫描测量，测量速度快，便于批量流水操作，在这方面的应用与开发越来越必要。本课题是天津大学精密仪器与光电子工程学院与海克斯康(青岛)测量技术有限公司的合作项目，课题借助了海克斯康公司强大的硬件平台，依托了天津大学在

4、该领域的技术优势，具有较高的工程应用价值和指导意义。本文的主要工作和如下：（1）由于单个线激光结构光扫描测量系统测量范围有限，因此再增加一个测量系统形成多传感器扫描测量系统，可有效的避免测量盲区，提高测量效率。（2）建立线激光结构光扫描测量系统数学模型，结合系统的性能指标和总体结构，完成硬件系统与软件系统的开发工作。（3）深入研究多传感测量系统全局标定问题，结合实际实验情况，针对系统标定误差主要集中在坐标轴垂直度误差上，推导垂直度误差补偿数学模型，建立坐标系转换矩阵，通过补偿测量空间整体示值误差的方法，完成全局标定工作。（4）系统全局标定完成后，由于

5、测量数据为点云数据，研究了在逆向工程中点云拼接与精简方法，利用Geomagic软件完成点云数据处理，通过与标准叶片CAD数模比较验证系统精度，验证后系统满足性能参数要求。关键词：叶片检测；线激光扫描测量；系统开发；全局标定；点云拼接ABSTRACTAtpresent,threecoordinatemeasuringmachineisthemostwidelyusedintheapplicationofaircraftenginebladeprofiledetection.Withthedevelopmentofcomputertechnology,t

6、hreecoordinatemeasuringmachinecollectthespecificreferencepointsontheblade.Thepointcloudcanbeobtainedbytheuppercomputersoftwareandithasmorehigheraccuracy.Butduetothelargenumberofblades,asinglebladeisrequiredtocompletethedetectionforabout5~10minutesmakingthedetectionoftheperiodto

7、olongandincreasingtheproductioncostoftheblade.Fortheaboveshortcomings,someoneputforwardthatfirstlyusingthreecoordinatemeasuringmachinedetecttheblade,andusi-ngthenoncontact3Dvisionmeasurementmethoddetecttheremainingblades.Comparingtheresultsoftwomethods,iftheerrorissmallerthanac

8、ertainthreshold,itisconsideredthatthebladeisqualified.