基于机器人线激光扫描的叶片三维测量方法研究
发布时间：2022-10-29 13:23
航空发动机的研制是中国航空工业发展的关键问题,位居我国十三五规划纲要“百大工程”之首,在国防建设和军事科学等领域都具有十分重大的意义。叶片是航空发动机中的重要组成部分,是典型的三维自由扭曲面零件,需要能够在高速状态下稳定、持续地运行。这对叶片的测量加工制造提出了极其严格的要求。因此,亟需一种高精度的叶片测量和评定方法以确保其质量,研究一种叶片三维测量以及型面参数评定方法在航空发动机研制领域具有十分重要的意义。针对以上问题,本论文提出一种基于机器人线激光扫描的航空发动机叶片三维测量方法。通过六自由度机器人带动线激光传感器实现对叶片测量,并对叶片型面特征参数评定算法进行深入研究,以解决叶片加工精度评定问题,主要研究内容如下:首先,本论文提出由六自由度机器人带动线激光传感器对叶片进行扫描的系统测量模型。该模型通过Denavit-Hartenberg矩阵（D-H矩阵）建立机器人各个连杆之间的坐标转换关系;基于线激光传感器的测量原理设计加工了将线激光传感器固定在机器人末端的转接件。研究Eye-in-hand手眼标定方法,计算传感器坐标系到机器连杆坐标系的坐标转换矩阵,将线激光传感器测量的二维轮廓...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1 航空发动机叶片测量方法国内外研究现状
1.2.2 航空发动机叶片型面评定技术国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 基于线激光传感器与六自由度机器人的叶片三维测量模型
2.1 引言
2.2 UR六自由度机器人运动学模型
2.3 线激光传感器测量模型
2.4 总体测量方案
2.4.1 系统总体测量模型
2.4.2 手眼矩阵计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于PCL点云库的数据处理与三维重构算法设计
3.1 引言
3.2 点云数据预处理
3.2.1 基于统计分析技术的噪声去除滤波方法
3.2.2 基于体素栅格的点云下采样方法
3.3 点云数据三维重构
3.3.1 点云KD树最近邻搜索
3.3.2 点云法向量的计算
3.3.3 泊松曲面重建
3.3.4 基于贪婪投影三角化的三维曲面重建方法
3.4 本章小结
第4章 叶片型面特征参数提取算法设计
4.1 引言
4.2 叶片特征参数定义
4.3 叶片型面点云数据提取
4.4 叶片型面点云数据预处理
4.4.1 点云数据排序
4.4.2 叶片点云数据去噪
4.4.3 叶片点云数据分区
4.5 叶片型面前后缘参数提取算法
4.5.1 前后缘头的拟合
4.5.2 前后缘点的精确提取
4.6 叶片型面弦长提取算法
4.7 叶片型面中弧线与最大厚度提取算法
4.7.1 等距线法
4.7.2 基于半径相等原理的中弧线提取算法
4.8 本章小结
第5章 航空发动机叶片测量实验与分析
5.1 引言
5.2 基于测量点云数据的叶片三维重构实验
5.3 叶片型面参数提取实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大尺寸航空发动机叶片的高效型面检测方法[J]. 史建华,刘盼. 计量学报. 2018(05)
[2]航空发动机叶片加工变形因素及控制分析[J]. 朱麒元,常彬,王东. 南方农机. 2018(15)
[3]航空叶片型面三坐标检测技术现状及发展趋势[J]. 黄智,李超,李凯,宋瑞,王洪艳. 航空制造技术. 2017(21)
[4]航空发动机叶片关键制造技术研究进展[J]. 刘维伟. 航空制造技术. 2016(21)
[5]航空发动机压气机叶片前后缘测量方法评述[J]. 杨海成,王玉,单纯利. 航空精密制造技术. 2015(06)
[6]航空发动机叶片的型面质量测量方法对比[J]. 李进. 中国新技术新产品. 2015(18)
[7]航空发动机叶片加工质量检测技术发展现状与趋势[J]. 史小强,吴宝海,张定华. 航空制造技术. 2015(12)
[8]三坐标测量机在航空发动机叶片型面检测中的应用[J]. 闫峰. 科技与企业. 2015(02)
[9]航空发动机叶片型面三坐标测量机测量技术[J]. 蔺小军,单晨伟,王增强,史耀耀. 计算机集成制造系统. 2012(01)
[10]基于CAD模型的涡轮叶片误差检测系统[J]. 席平,孙肖霞. 北京航空航天大学学报. 2008(10)
博士论文
[1]航空发动机叶片复杂曲面轮廊测量关键技术研究[D]. 张炜.合肥工业大学 2017
硕士论文
[1]航空发动机叶片面型三维视觉测量技术研究[D]. 姚美如.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于线结构光视觉的机器人智能三维测量方法研究[D]. 彬德尔.哈尔滨工业大学 2019
[3]面向复杂曲面叶片的机器人接触式原位测量技术[D]. 李昊.华中科技大学 2019
[4]基于计算机视觉的压气机叶片形状尺寸三维重构方法研究[D]. 孙春苗.哈尔滨工业大学 2018
[5]航空发动机叶片型面激光扫描测量关键技术研究[D]. 俞辉.厦门大学 2018
[6]基于测量数据的航发叶片型面快速重构方法研究[D]. 李超.电子科技大学 2018
[7]基于点云处理的场景三维重建[D]. 吴晓庆.西南科技大学 2017
[8]基于线结构光的发动机叶片轮廓测量方法研究[D]. 魏英杰.电子科技大学 2017
[9]航空发动机叶片截面特征参数检测[D]. 毛晨丽.天津大学 2016
[10]基于改进凸包算法的叶片型面检测[D]. 彭志光.华中科技大学 2012
本文编号：3697764
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 国内外研究现状与发展趋势
1.2.1 航空发动机叶片测量方法国内外研究现状
1.2.2 航空发动机叶片型面评定技术国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容
第2章 基于线激光传感器与六自由度机器人的叶片三维测量模型
2.1 引言
2.2 UR六自由度机器人运动学模型
2.3 线激光传感器测量模型
2.4 总体测量方案
2.4.1 系统总体测量模型
2.4.2 手眼矩阵计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于PCL点云库的数据处理与三维重构算法设计
3.1 引言
3.2 点云数据预处理
3.2.1 基于统计分析技术的噪声去除滤波方法
3.2.2 基于体素栅格的点云下采样方法
3.3 点云数据三维重构
3.3.1 点云KD树最近邻搜索
3.3.2 点云法向量的计算
3.3.3 泊松曲面重建
3.3.4 基于贪婪投影三角化的三维曲面重建方法
3.4 本章小结
第4章 叶片型面特征参数提取算法设计
4.1 引言
4.2 叶片特征参数定义
4.3 叶片型面点云数据提取
4.4 叶片型面点云数据预处理
4.4.1 点云数据排序
4.4.2 叶片点云数据去噪
4.4.3 叶片点云数据分区
4.5 叶片型面前后缘参数提取算法
4.5.1 前后缘头的拟合
4.5.2 前后缘点的精确提取
4.6 叶片型面弦长提取算法
4.7 叶片型面中弧线与最大厚度提取算法
4.7.1 等距线法
4.7.2 基于半径相等原理的中弧线提取算法
4.8 本章小结
第5章 航空发动机叶片测量实验与分析
5.1 引言
5.2 基于测量点云数据的叶片三维重构实验
5.3 叶片型面参数提取实验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]大尺寸航空发动机叶片的高效型面检测方法[J]. 史建华,刘盼. 计量学报. 2018(05)
[2]航空发动机叶片加工变形因素及控制分析[J]. 朱麒元,常彬,王东. 南方农机. 2018(15)
[3]航空叶片型面三坐标检测技术现状及发展趋势[J]. 黄智,李超,李凯,宋瑞,王洪艳. 航空制造技术. 2017(21)
[4]航空发动机叶片关键制造技术研究进展[J]. 刘维伟. 航空制造技术. 2016(21)
[5]航空发动机压气机叶片前后缘测量方法评述[J]. 杨海成,王玉,单纯利. 航空精密制造技术. 2015(06)
[6]航空发动机叶片的型面质量测量方法对比[J]. 李进. 中国新技术新产品. 2015(18)
[7]航空发动机叶片加工质量检测技术发展现状与趋势[J]. 史小强,吴宝海,张定华. 航空制造技术. 2015(12)
[8]三坐标测量机在航空发动机叶片型面检测中的应用[J]. 闫峰. 科技与企业. 2015(02)
[9]航空发动机叶片型面三坐标测量机测量技术[J]. 蔺小军,单晨伟,王增强,史耀耀. 计算机集成制造系统. 2012(01)
[10]基于CAD模型的涡轮叶片误差检测系统[J]. 席平,孙肖霞. 北京航空航天大学学报. 2008(10)
博士论文
[1]航空发动机叶片复杂曲面轮廊测量关键技术研究[D]. 张炜.合肥工业大学 2017
硕士论文
[1]航空发动机叶片面型三维视觉测量技术研究[D]. 姚美如.哈尔滨工业大学 2019
[2]基于线结构光视觉的机器人智能三维测量方法研究[D]. 彬德尔.哈尔滨工业大学 2019
[3]面向复杂曲面叶片的机器人接触式原位测量技术[D]. 李昊.华中科技大学 2019
[4]基于计算机视觉的压气机叶片形状尺寸三维重构方法研究[D]. 孙春苗.哈尔滨工业大学 2018
[5]航空发动机叶片型面激光扫描测量关键技术研究[D]. 俞辉.厦门大学 2018
[6]基于测量数据的航发叶片型面快速重构方法研究[D]. 李超.电子科技大学 2018
[7]基于点云处理的场景三维重建[D]. 吴晓庆.西南科技大学 2017
[8]基于线结构光的发动机叶片轮廓测量方法研究[D]. 魏英杰.电子科技大学 2017
[9]航空发动机叶片截面特征参数检测[D]. 毛晨丽.天津大学 2016
[10]基于改进凸包算法的叶片型面检测[D]. 彭志光.华中科技大学 2012
本文编号：3697764
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