基于定位特征点的叶片锥束CT点云模型配准方法

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1、垦墨墨呈垒垦垦旦．_：i兰塑基于定位特征点的叶片锥束CT点云模型配准方法术Registration1’echnologyofDensePointCloudof1’urbineBladeBasedonPositioningFeaturePoint西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室高丽曩曩羹霎主翥[摘要】针对实际生产过程中锥柬CT检测空心涡轮叶片的点云数据与计算机辅助设计模型的配准问题，提出了一种基于定位特征点的叶片锥束CT点云模型配准方法。首先将点云数据与计算机辅助设计模型进行预配准；然后查找空心涡轮叶片的设计定位特征点坐

2、标；最后根据定位基准点寻找点云数据上与之对应的基准点，并建立各自坐标系，根据坐标系进行几何变换，迭代直至满足要求，从而完成精确配准。试验结果表明，该方法很好地实现了锥束cT点云模型的配；隹定位，满足了实际生产要求、，关键词：点云数据CT测量配准涡轮叶片坐标系lABSTRACT】Accordingtotheregistrationprob—lemoftheconebeamCTdetectionpointclouddataandcomputeraideddesignmodelofhollowturbineblade，aregistratio

3、nmethodoffeaturepointsbasedonthelocationofthebladeconebeamCTpointcloudmodelisproposed．Firstthepointclouddataandcomputeraideddesignmodelispre-registrated，andthenhoUowturbinebIadedesignpositioningcharacte“sticpointsneedto6nd，finally，thecorrespondingdatumpointsofpointcloudd

4、ataarefbundaccordingtothedesignpositioningcharacteristicpoints，theircoordinatesystemsareestablished，geometrictrans—formationismadeaccordingtothecoordinatesystems，iteratiVeuntilthemaximumerrormeetstherequirements，theaccurateregistrationiscompleted．Theexperimentalresultssh

5、owthatthismethodrealizestheconebeamCTpointcloudmodelregistrationpositioningwell，canmeettheactualrequirementsoftheproduction．Keywords：ClouddataCTmeasurementRegis-trationTurbinebladeCoordinatesystemDOI：10．16080／j_issnl671．833x．2015．0I／02．093+西北工业大学研究生创业种子基金项目“基于仿真的单晶涡轮叶片精铸

6、工艺参数优化”(z2叭2033)资助。复杂空心涡轮叶片是高推重比发动机的核心技术，被发动机行业誉为“皇冠上的明珠”⋯。这一类涡轮叶片的内部冷却结构复杂、气动外形和尺寸精度要求高【’l，因此叶片检测是叶片制造技术中的重要内容，在叶片制造总工作量中叶片检测工作量占相当大的比例【3】。目前，涡轮叶片的测量方法主要有：三坐标测量、工业cT扫描、光学扫描仪。三坐标测量机获取的数据精度高，但数据获取时间较长H】，光学扫描仪扫描精度高”I，但三坐标测量和光学测量都只能测量到工件的外表面，工业CT测量机测量技术，不受样件的材料种类、形状结构等因素的限制

7、，成像直观、分辨率高陋】，在复杂构建的无损检测方面具有独特的优势。由于测量坐标系和设计模型的设计坐标系不统一，对叶片进行质量检测与分析之前，需要实现测量数据与计算机辅助设计模型的配准I”。目前较成熟的配准方法为最近点迭代法181和基于特征的配准方法19J。本文针对特定零件的快速检测，设计了一种基于设计定位特征点的配准方法，即把设计模型的6个定位点作为特征，建立坐标系，引导测量模型与设计模型的配准。1叶片点云模型预配准通常情况下检测模型与设计模型坐标系是不统一的，为提高配准精度与效率，首先要完成配准对象的预配准。基于3参考点的配准方法是一

8、种简单而实用的点云预配准方法

9、9一ol，本文采用交互式基于3参考点预配准方法⋯l：测量数据与CAD模型的配准是一种刚体移动，3点可以建立一个坐标的关系，通过3个参考点对齐的问题实质上就是坐标变换的问题。对齐